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LED燈具的封裝工藝 LED是個(gè)高科技含量的東西，在這個(gè)圈子里面，有很多所謂的商業(yè)機(jī)密，由于這些東西關(guān)系到一個(gè)企業(yè)的生死存亡，所以，有些東西是不被大家公開(kāi)的，包括一些流程或者工藝。這些東西直接決議企業(yè)能否有中心競(jìng)爭(zhēng)力，江蘇亮彩電子在這里發(fā)布一下LED行業(yè)的封裝技術(shù)的學(xué)問(wèn)，希望能給各位有所幫助。
一、生產(chǎn)工藝
1、生產(chǎn)：
a)清洗：采用超聲波清洗PCB或LED支架，并烘干。
b)裝架：在led管芯(大圓片)底部電極備上銀膠后進(jìn)行擴(kuò)張，將擴(kuò)張后的管芯(大圓片)安置在刺晶臺(tái)上，在顯微鏡下用刺晶筆將管芯一個(gè)一個(gè)安裝在PCB或LED支架相應(yīng)的焊盤(pán)上，隨后進(jìn)行燒結(jié)使銀膠固化。
c)壓焊：用鋁絲或金絲焊機(jī)將電極連接到LED管芯上，以作電流注入的引線。LED直接安裝在PCB上的，一般采用鋁絲焊機(jī)。(制作白光TOP-LED需要金線焊機(jī))
d)封裝：通過(guò)點(diǎn)膠，用環(huán)氧將LED管芯和焊線保護(hù)起來(lái)。在PCB板上點(diǎn)膠，對(duì)固化后膠體形狀有嚴(yán)格要求，這直接關(guān)系到背光源成品的出光亮度。這道工序還將承擔(dān)點(diǎn)熒光粉(白光LED)的任務(wù)。
e)焊接：如果背光源是采用SMD-LED或其它已封裝的LED,則在裝配工藝之前，需要將LED焊接到PCB板上。
f)切膜：用沖床模切背光源所需的各種擴(kuò)散膜、反光膜等。
g)裝配：根據(jù)圖紙要求，將背光源的各種材料手工安裝正確的位置。
h)測(cè)試：檢查背光源光電參數(shù)及出光均勻性是否良好。
2、包裝：將成品按要求包裝、入庫(kù)。
二、封裝工藝
1、LED的封裝的任務(wù)
是將外引線連接到LED芯片的電極上，同時(shí)保護(hù)好led芯片，并且起到提高光取出效率的作用。關(guān)鍵工序有裝架、壓焊、封裝。
2、LED封裝形式
LED封裝形式可以說(shuō)是五花八門(mén)，主要根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合采用相應(yīng)的外形尺寸，散熱對(duì)策和出光效果。led按封裝形式分類(lèi)有Lamp-LED、TOP-LED、Side-LED、SMD-LED、High-Power-LED等。
3、LED封裝工藝流程
a)芯片檢驗(yàn)
鏡檢：
1、材料表面是否有機(jī)械損傷及麻點(diǎn)麻坑(lockhill);
2、芯片尺寸及電極大小是否符合工藝要求;
3、電極圖案是否完整。
b)擴(kuò)片
由于LED芯片在劃片后依然排列緊密間距很小(約0.1mm)，不利于后工序的操作。我們采用擴(kuò)片機(jī)對(duì)黏結(jié)芯片的膜進(jìn)行擴(kuò)張，是LED芯片的間距拉伸到約0.6mm.也可以采用手工擴(kuò)張，但很容易造成芯片掉落浪費(fèi)等不良問(wèn)題。
c)點(diǎn)膠
在led支架的相應(yīng)位置點(diǎn)上銀膠或絕緣膠。
(對(duì)于GaAs、SiC導(dǎo)電襯底，具有背面電極的紅光、黃光、黃綠芯片，采用銀膠。對(duì)于藍(lán)寶石絕緣襯底的藍(lán)光、綠光led芯片，采用絕緣膠來(lái)固定芯片。)工藝難點(diǎn)在于點(diǎn)膠量的控制，在膠體高度、點(diǎn)膠位置均有詳細(xì)的工藝要求。
由于銀膠和絕緣膠在貯存和使用均有嚴(yán)格的要求，銀膠的醒料、攪拌、使用時(shí)間都是工藝上必須注意的事項(xiàng)。
d)備膠
和點(diǎn)膠相反，備膠是用備膠機(jī)先把銀膠涂在led背面電極上，然后把背部帶銀膠的led安裝在led支架上。備膠的效率遠(yuǎn)高于點(diǎn)膠，但不是所有產(chǎn)品均適用備膠工藝。
e)手工刺片
將擴(kuò)張后LED芯片(備膠或未備膠)安置在刺片臺(tái)的夾具上，LED支架放在夾具底下，在顯微鏡下用針將LED芯片一個(gè)一個(gè)刺到相應(yīng)的位置上。手工刺片和自動(dòng)裝架相比有一個(gè)好處，便于隨時(shí)更換不同的芯片，適用于需要安裝多種芯片的產(chǎn)品。
f)自動(dòng)裝架
自動(dòng)裝架其實(shí)是結(jié)合了沾膠(點(diǎn)膠)和安裝芯片兩大步驟，先在led支架上點(diǎn)上銀膠(絕緣膠)，然后用真空吸嘴將led芯片吸起移動(dòng)位置，再安置在相應(yīng)的支架位置上。
自動(dòng)裝架在工藝上主要要熟悉設(shè)備操作編程，同時(shí)對(duì)設(shè)備的沾膠及安裝精度進(jìn)行調(diào)整。在吸嘴的選用上盡量選用膠木吸嘴，防止對(duì)led芯片表面的損傷，特別是蘭、綠色芯片必須用膠木的。因?yàn)殇撟鞎?huì)劃傷芯片表面的電流擴(kuò)散層。
g)燒結(jié)
燒結(jié)的目的是使銀膠固化，燒結(jié)要求對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)控，防止批次性不良。
銀膠燒結(jié)的溫度一般控制在150℃，燒結(jié)時(shí)間2小時(shí)。根據(jù)實(shí)際情況可以調(diào)整到170℃，1小時(shí)。絕緣膠一般150℃，1小時(shí)。 銀膠燒結(jié)烘箱的必須按工藝要求隔2小時(shí)(或1小時(shí))打開(kāi)更換燒結(jié)的產(chǎn)品，中間不得隨意打開(kāi)。燒結(jié)烘箱不得再其他用途，防止污染。
h)壓焊
壓焊的目的將電極引到led芯片上，完成產(chǎn)品內(nèi)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(guò)程，先在LED芯片電極上壓上點(diǎn)，再將鋁絲拉到相應(yīng)的支架上方，壓上第二點(diǎn)后扯斷鋁絲。金絲球焊過(guò)程則在壓點(diǎn)前先燒個(gè)球，其余過(guò)程類(lèi)似。
壓焊是LED封裝技術(shù)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，工藝上主要需要監(jiān)控的是壓焊金絲(鋁絲)拱絲形狀，焊點(diǎn)形狀，拉力。
對(duì)壓焊工藝的深入研究涉及到多方面的問(wèn)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(yùn)動(dòng)軌跡等等。(下圖是同等條件下，兩種不同的劈刀壓出的焊點(diǎn)微觀照片，兩者在微觀結(jié)構(gòu)上存在差別，從而影響著產(chǎn)品質(zhì)量。)我們?cè)谶@里不再累述。
i)點(diǎn)膠封裝
LED 的封裝主要有點(diǎn)膠、灌封、模壓三種。基本上工藝控制的難點(diǎn)是氣泡、多缺料、黑點(diǎn)。設(shè)計(jì)上主要是對(duì)材料的選型，選用結(jié)合良好的環(huán)氧和支架。 (一般的LED無(wú)法通過(guò)氣密性試驗(yàn))如右圖所示的TOP-LED和Side-LED適用點(diǎn)膠封裝。手動(dòng)點(diǎn)膠封裝對(duì)操作水平要求很高(特別是白光LED)，主要難點(diǎn)是對(duì)點(diǎn)膠量的控制，因?yàn)榄h(huán)氧在使用過(guò)程中會(huì)變稠。白光LED的點(diǎn)膠還存在熒光粉沉淀導(dǎo)致出光色差的問(wèn)題。
j)灌膠封裝
Lamp-led的封裝采用灌封的形式。灌封的過(guò)程是先在led成型模腔內(nèi)注入液態(tài)環(huán)氧，然后插入壓焊好的led支架，放入烘箱讓環(huán)氧固化后，將led從模腔中脫出即成型。
k)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(jī)合模并抽真空，將固態(tài)環(huán)氧放入注膠道的入口加熱用液壓頂桿壓入模具膠道中，環(huán)氧順著膠道進(jìn)入各個(gè)led成型槽中并固化。
l)固化與后固化
固化是指封裝環(huán)氧的固化，一般環(huán)氧固化條件在135℃，1小時(shí)。模壓封裝一般在150℃，4分鐘。
m)后固化
后固化是為了讓環(huán)氧充分固化，同時(shí)對(duì)led進(jìn)行熱老化。后固化對(duì)于提高環(huán)氧與支架(PCB)的粘接強(qiáng)度非常重要。一般條件為120℃，4小時(shí)。
n)切筋和劃片
由于led在生產(chǎn)中是連在一起的(不是單個(gè))，Lamp封裝led采用切筋切斷l(xiāng)ed支架的連筋。SMD-led則是在一片PCB板上，需要?jiǎng)澠瑱C(jī)來(lái)完成分離工作。
o)測(cè)試
測(cè)試led的光電參數(shù)、檢驗(yàn)外形尺寸，同時(shí)根據(jù)客戶要求對(duì)LED產(chǎn)品進(jìn)行分選。
p)包裝
將成品進(jìn)行計(jì)數(shù)包裝。超高亮LED需要防靜電包裝。
