LED封裝工藝流程

2020-11-29 電子產品世界

  一、導電膠、導電銀膠

  導電膠是IED生產封裝中不可或缺的一種膠水,其對導電銀漿的要求是導電、導熱性能要好,剪切強度要大,並且粘結力要強。

  UNINWELL國際的導電膠和導電銀膠導電性好、剪切力強、流變性也很好、並且吸潮性低。特別適合大功率高高亮度LED封裝

  特別是UNINWELL的6886系列導電銀膠,其導熱係數為:25.8 剪切強度為:14.7,堪稱行業之最。

  二、封裝工藝

  1. led的封裝的任務

  是將外引線連接到LED晶片的電極上,同時保護好LED晶片,並且起到提高光取出效率的作用。關鍵工序有裝架、壓焊、封裝。

  2. LED封裝形式

  LED封裝形式可以說是五花八門,主要根據不同的應用場合採用相應的外形尺寸,散熱對策和出光效果。LED按封裝形式分類有Lamp-LED、TOP-LED、Side-LED、SMD-LED、High-Power-LED等。

  3. LED封裝工藝流程

  4.封裝工藝說明

  1.晶片檢驗

  鏡檢:材料表面是否有機械損傷及麻點麻坑(lockhill)

  晶片尺寸及電極大小是否符合工藝要求

  電極圖案是否完整

  2.擴片

  由於LED晶片在劃片後依然排列緊密間距很小(約0.1mm),不利於後工序的操作。我們採用擴片機對黏結晶片的膜進行擴張,是LED晶片的間距拉伸到約0.6mm。也可以採用手工擴張,但很容易造成晶片掉落浪費等不良問題。

  3.點膠

  在LED支架的相應位置點上銀膠或絕緣膠。(對於GaAs、SiC導電襯底,具有背面電極的紅光、黃光、黃綠晶片,採用銀膠。對於藍寶石絕緣襯底的藍光、綠光LED晶片,採用絕緣膠來固定晶片。)

  工藝難點在於點膠量的控制,在膠體高度、點膠位置均有詳細的工藝要求。

  由於銀膠和絕緣膠在貯存和使用均有嚴格的要求,銀膠的醒料、攪拌、使用時間都是工藝上必須注意的事項。

  4.備膠

  和點膠相反,備膠是用備膠機先把銀膠塗在LED背面電極上,然後把背部帶銀膠的LED安裝在LED支架上。備膠的效率遠高於點膠,但不是所有產品均適用備膠工藝。

  5.手工刺片

  將擴張後LED晶片(備膠或未備膠)安置在刺片臺的夾具上,LED支架放在夾具底下,在顯微鏡下用針將LED晶片一個一個刺到相應的位置上。手工刺片和自動裝架相比有一個好處,便於隨時更換不同的晶片,適用於需要安裝多種晶片的產品.

  6.自動裝架

  自動裝架其實是結合了沾膠(點膠)和安裝晶片兩大步驟,先在LED支架上點上銀膠(絕緣膠),然後用真空吸嘴將LED晶片吸起移動位置,再安置在相應的支架位置上。

  自動裝架在工藝上主要要熟悉設備操作編程,同時對設備的沾膠及安裝精度進行調整。在吸嘴的選用上儘量選用膠木吸嘴,防止對LED晶片表面的損傷,特別是蘭、綠色晶片必須用膠木的。因為鋼嘴會劃傷晶片表面的電流擴散層。

  7.燒結

  燒結的目的是使銀膠固化,燒結要求對溫度進行監控,防止批次性不良。

  銀膠燒結的溫度一般控制在150℃,燒結時間2小時。根據實際情況可以調整到170℃,1小時。

  絕緣膠一般150℃,1小時。

  銀膠燒結烘箱的必須按工藝要求隔2小時(或1小時)打開更換燒結的產品,中間不得隨意打開。燒結烘箱不得再其它用途,防止汙染。

  8.壓焊

  壓焊的目的將電極引到LED晶片上,完成產品內外引線的連接工作。

  LED的壓焊工藝有金絲球焊和鋁絲壓焊兩種。右圖是鋁絲壓焊的過程,先在LED晶片電極上壓上第一點,再將鋁絲拉到相應的支架上方,壓上第二點後扯斷鋁絲。金絲球焊過程則在壓第一點前先燒個球,其餘過程類似。

  壓焊是LED封裝技術中的關鍵環節,工藝上主要需要監控的是壓焊金絲(鋁絲)拱絲形狀,焊點形狀,拉力。

  對壓焊工藝的深入研究涉及到多方面的問題,如金(鋁)絲材料、超聲功率、壓焊壓力、劈刀(鋼嘴)選用、劈刀(鋼嘴)運動軌跡等等。(下圖是同等條件下,兩種不同的劈刀壓出的焊點微觀照片,兩者在微觀結構上存在差別,從而影響著產品質量。)我們在這裡不再累述。

  9.點膠封裝

  LED的封裝主要有點膠、灌封、模壓三種。基本上工藝控制的難點是氣泡、多缺料、黑點。設計上主要是對材料的選型,選用結合良好的環氧和支架。(一般的LED無法通過氣密性試驗) 如右圖所示的TOP-LED和Side-LED適用點膠封裝。手動點膠封裝對操作水平要求很高(特別是白光LED),主要難點是對點膠量的控制,因為環氧在使用過程中會變稠。白光LED的點膠還存在螢光粉沉澱導致出光色差的問題。

10.灌膠封裝

  Lamp-LED的封裝採用灌封的形式。灌封的過程是先在LED成型模腔內注入液態環氧,然後插入壓焊好的LED支架,放入烘箱讓環氧固化後,將LED從模腔中脫出即成型。

  11.模壓封裝

  將壓焊好的LED支架放入模具中,將上下兩副模具用液壓機合模並抽真空,將固態環氧放入注膠道的入口加熱用液壓頂杆壓入模具膠道中,環氧順著膠道進入各個LED成型槽中並固化。

  12.固化與後固化

  固化是指封裝環氧的固化,一般環氧固化條件在135℃,1小時。模壓封裝一般在150℃,4分鐘。

  13.後固化

  後固化是為了讓環氧充分固化,同時對LED進行熱老化。後固化對於提高環氧與支架(PCB)的粘接強度非常重要。一般條件為120℃,4小時。

  14.切筋和劃片

  由於LED在生產中是連在一起的(不是單個),Lamp封裝LED採用切筋切斷LED支架的連筋。SMD-LED則是在一片PCB板上,需要劃片機來完成分離工作。

  15.測試

  測試LED的光電參數、檢驗外形尺寸,同時根據客戶要求對LED產品進行分選。

  16.包裝

  將成品進行計數包裝。超高亮LED需要防靜電包裝

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