工藝流程工業(yè)工藝流程

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1、LED 工業(yè)工藝流程 一、導(dǎo)電膠、導(dǎo)電銀膠 導(dǎo)電膠是 IED 生產(chǎn)封裝中不可或缺的一種膠水，其對導(dǎo)電銀漿的要求是導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能要好，剪切強度要大，并 且粘結(jié)力要強。 UNINWELL 國際的導(dǎo)電膠和導(dǎo)電銀膠導(dǎo)電性好、剪切力強、流變性也很好、并且吸潮性低。特別適合大功率高高 亮度 LED 的封裝。 特別是 UNINWELL 的 6886 系列導(dǎo)電銀膠，其導(dǎo)熱系數(shù)為： 25.8 剪切強度為： 14.7，堪稱行業(yè)之最。 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，同時保護好 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、 2. LED 封裝形式 LED 封裝形式可以說是五花八門，主要根據(jù)不同的應(yīng)用場合采用相應(yīng)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. 芯片檢驗 鏡檢：材料表面是否有機械損傷及麻點麻坑（ lockhill ） 芯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。我們采用擴片機對黏結(jié)芯片 的膜進行擴張

3、，是 LED芯片的間距拉伸到約 0.6mm。也可以采用手工擴張，但很容易造成芯片掉落浪費等不良問題。 3. 點膠 在 LED 支架的相應(yīng)位置點上銀膠或絕緣膠。 （對于 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。對于藍寶石絕緣襯底的藍光、綠光 LED 芯片，采用絕緣膠來固定芯片。） 工藝難點在于點膠量的控制，在膠體高度、點膠位置均有詳細的工藝要求。 LED 的封裝主要有點膠、灌封、模壓三種?；旧瞎に嚳刂频碾y點是氣泡、多缺料、黑點。設(shè)計上主要是對材料 4. 備膠 和點膠相反，備膠是用備膠機先把銀膠涂在 LED 背面電極上，然后把背部帶銀膠的

4、LED 安裝在 LED 支架上。備 膠的效率遠高于點膠，但不是所有產(chǎn)品均適用備膠工藝。 5. 手工刺片 將擴張后 LED 芯片（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 芯片一個一個刺到相應(yīng)的位置上。手工刺片和自動裝架相比有一個好處，便于隨時更換不同的芯片，適用于需要安裝 多種芯片的產(chǎn)品 . 6. 自動裝架 自動裝架其實是結(jié)合了沾膠（點膠）和安裝芯片兩大步驟，先在 LED 支架上點上銀膠（絕緣膠），然后用真空吸 嘴將 LED 芯片吸起移動位置，再安置在相應(yīng)的支架位置上。 自動裝架在工藝上主要要熟悉設(shè)備操作編程，同時對設(shè)備的沾膠及安裝精度

5、進行調(diào)整。在吸嘴的選用上盡量選用 膠木吸嘴， 防止對 LED 芯片表面的損傷， 特別是蘭、 綠色芯片必須用膠木的。 因為鋼嘴會劃傷芯片表面的電流擴散層。 7. 燒結(jié) 燒結(jié)的目的是使銀膠固化，燒結(jié)要求對溫度進行監(jiān)控，防止批次性不良。 銀膠燒結(jié)的溫度一般控制在 150C，燒結(jié)時間2小時。根據(jù)實際情況可以調(diào)整到 170 C, 1小時。 絕緣膠一般150 C, 1小時。 銀膠燒結(jié)烘箱的必須按工藝要求隔 2 小時（或 1 小時）打開更換燒結(jié)的產(chǎn)品，中間不得隨意打開。燒結(jié)烘箱不得 再其它用途，防止污染。 8. 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

6、 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 芯片電極上壓上第一點，再將鋁 絲拉到相應(yīng)的支架上方，壓上第二點后扯斷鋁絲。金絲球焊過程則在壓第一點前先燒個球，其余過程類似。 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(jié)構(gòu)上存在差別， 從而影響著產(chǎn)品質(zhì)量。）我們在這里不再累述。 9. 點膠封裝 的選型，選用結(jié)合良好

7、的環(huán)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(huán)氧在使用 過程中會變稠。白光 LED 的點膠還存在熒光粉沉淀導(dǎo)致出光色差的問題。 10. 灌膠封裝 Lamp-LED 的封裝采用灌封的形式。 灌封的過程是先在 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。 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并抽真空，將固態(tài)環(huán)

8、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)氧順著膠道進入各個 LED 成型槽中并固化。 12. 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 135C, 1小時。模壓封裝一般在 150C, 4分鐘。 13. 后固化 后固化是為了讓環(huán)氧充分固化，同時對 LED進行熱老化。后固化對于提高環(huán)氧與支架（ PCB）的粘接強度非常重 要。一般條件為120 C, 4小時。 14. 切筋和劃片 由于 LED 在生產(chǎn)中是連在一起的（不是單個）， Lamp 封裝 LED 采用切筋切斷 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。

9、 15. 測試 測試 LED 的光電參數(shù)、檢驗外形尺寸，同時根據(jù)客戶要求對 LED 產(chǎn)品進行分選。 16. 包裝 將成品進行計數(shù)包裝。超高亮 LED 需要防靜電包裝 LED行業(yè)塑料導(dǎo)熱材料與鋁材料對比報告 LED結(jié)溫升高時，發(fā)光材料的禁帶寬度將減小，導(dǎo)致 LED發(fā)生波長變長，顏色向紅色偏移。當(dāng) LED結(jié) 溫不超過其臨界溫度時，正向壓降隨溫度的變化是可逆的。 一旦LED的結(jié)溫超過器件所能承受的最高 臨界溫度時，LED的光輸出特性將會永久性的衰減。 □迪 AquaLite 115 Im大功率芯片 開于路燈"薩遒燈、眥L日光燈管 LED是繼白熾燈、熒光燈和HID燈之后的

10、第四代新型光源。LED光源的出現(xiàn)和發(fā)展，將引發(fā)照 明領(lǐng)域的一次革命，具有劃時代的意義。概括的講， LED具有以下幾方面的優(yōu)點： ① LED是環(huán)保性能最好的光源。LED的眩光少，光譜中沒有多余的紫外線和紅外線，不含汞等有 害物質(zhì)，在運輸、安裝和使用中不會破碎，廢棄物可回收，沒有污染。 ② LED為固態(tài)冷光源，十分堅固耐用壽命非常長。 ③ 單色性好，色彩鮮艷豐富，燈光清晰柔和，并且可任意混合，從而使光色變幻多端。 ④ 體積小，重量輕，應(yīng)用靈活。 ⑤ 響應(yīng)速度快。白熾燈加電后需140-200ms的時間才能達到設(shè)定亮度，而 LED通電后無需熱啟動 時間，燈亮?xí)r間僅約60ns。 ⑥ 發(fā)光效率

11、高，能量消耗低，較同樣發(fā)光效率的白熾燈可節(jié)電 80% 基于以上優(yōu)點，LED燈具將會是照明行業(yè)的一大發(fā)展趨勢，用于室內(nèi)照明的大功率 LED燈具在數(shù) 量上也將有很大的發(fā)展。 一、LED燈具散熱系統(tǒng)的作用 當(dāng)電流通過LED時，其PN結(jié)的溫度將升高。結(jié)溫的變化勢必引起內(nèi)部電子和空穴濃度、禁帶寬 度和電子遷移率等微觀參數(shù)的變化，從而使 LED的光輸出、發(fā)光波長以及正向電壓等宏觀參數(shù)發(fā)生相 應(yīng)的變化。（禁帶寬度是指一個能帶寬度（單位是電子伏特（ev））.固體中電子的能量是不可以連續(xù)取 值的，而是一些不連續(xù)的能帶。要導(dǎo)電就要有自由電子存在。自由電子存在的能帶稱為導(dǎo)帶（能導(dǎo)電）被束縛的電子要成為自由電

12、子，就必須獲得足夠能量從而躍遷到導(dǎo)帶，這個能量的最小值就是禁帶寬 度。） 實驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)LED結(jié)溫升高時，發(fā)光材料的禁帶寬度將減小，導(dǎo)致 LED發(fā)生波長變長，顏色向紅 色偏移。當(dāng)LED結(jié)溫不超過其臨界溫度時，正向壓降隨溫度的變化是可逆的。一旦 LED的結(jié)溫超過器 件所能承受的最高臨界溫度時，LED的光輸出特性將會永久性的衰減。 下圖為結(jié)溫不同時，光輸出與時間的關(guān)系，其中，紅色為結(jié)溫 74°C，藍色為結(jié)溫為63°C。 由圖可見，當(dāng)結(jié)溫為74C時，光輸出衰減到50%所需時間為2年，而結(jié)溫為63C時，這一時間即 增加到6年，可見結(jié)溫對LED使用壽命的影響是非常巨大的。 綜上所述，在

13、LED燈具中，散熱系統(tǒng)的作用就變的尤其重要。目前市場上大功率 LED室內(nèi)照明燈 具的散熱外殼基本全部為鋁，塑料導(dǎo)熱材料還處于初期起步階段。飛利浦 MASTER LED MR16新式 燈具成為了全球首例大功率LED應(yīng)用，其鋁制外殼被 Sta nyl TC導(dǎo)熱塑 料 所取代，同樣達到了散熱的目的。 下面兩張圖片中的鋁件雖然造型不同，起到的全部為散熱作用，圖一中燈具為大功率射燈，外殼 為鋁材料外表鍍鎳的散熱系統(tǒng)，圖二為蠟燭燈，中間部分為二次加工后用于散熱的鋁材料。 下面圖片中為飛利浦公司推出的 MASTER LED MR16其散熱外殼材料為帝斯曼公司開發(fā)的 Sta nyl TC

14、導(dǎo)熱塑料。 、導(dǎo)熱塑料作為散熱系統(tǒng)材料的可行性 在散熱系統(tǒng)方面，一直以來都是以鋁作為材料。塑料由于其導(dǎo)熱系數(shù)很小，不能滿足散熱要求， 所從未用在LED散熱領(lǐng)域。目前帝斯曼公司推出的新型導(dǎo)熱塑料在保持一般塑料材料的優(yōu)點基礎(chǔ)上， 增加了它的導(dǎo)熱系數(shù)，使其導(dǎo)熱系數(shù)達到一般塑料的 10-50倍。鋁材料的導(dǎo)熱系數(shù)在200W/(m?K)， 關(guān)于材料導(dǎo)熱系數(shù)與溫度增加量的關(guān)系如下圖所示： 1000 B1/* t=20 kW/m; 1 mm 2 mm 3 rftfti 4 rnm 5 rnm 20 mm 、''年國半導(dǎo)林離翎網(wǎng) ..-J wm.c h i na- led

15、,net Convection limited 由圖可見，在導(dǎo)熱系數(shù)小于5時，屬于熱傳導(dǎo)受限的情況，這種情況下導(dǎo)熱系數(shù)很小的變化都會 造溫度差很大的變化，一般的塑料導(dǎo)熱系數(shù)都在 1以下，所以如果用于散熱系統(tǒng)將導(dǎo)致結(jié)溫的迅速上 升，必然會降低LED燈具的使用壽命。在導(dǎo)熱系數(shù)大于 5時，屬于對流受限情況，由圖可見當(dāng)材料厚 度在5mn及以下的情況下，導(dǎo)熱系數(shù)對溫度差的影響都是趨近于 0,所以此時導(dǎo)熱系數(shù)是5W/mK或者 200W/mK寸結(jié)溫的影響已經(jīng)相差不大了。為了滿足不同情況下對材料導(dǎo)熱系數(shù)的要求，帝斯曼公司此 次研發(fā)的新型導(dǎo)熱塑料中材料的導(dǎo)熱系數(shù)分不同等級，其中白色導(dǎo)熱塑料的導(dǎo)熱系數(shù)

16、分別為 2, 4, 6, 8,而黑色的導(dǎo)熱塑料的導(dǎo)熱系數(shù)分別為 10, 15,最高可達18W/mK可以滿足一般大功率LED燈具對 散熱效果的要求。 、塑料導(dǎo)熱材料與鋁材優(yōu)劣對比 鋁材料雖然作為散熱系統(tǒng)技術(shù)方面已經(jīng)比較成熟，但仍有一些不足，同樣塑料導(dǎo)熱材料也不是完 全沒有缺點，以下就是兩者的優(yōu)劣比較。首先是塑料導(dǎo)熱材料相對鋁來說存在的優(yōu)點： （1）質(zhì)量輕 在室內(nèi)照明中，燈具的重量對多方面都有影響，比如重量增加會加大燈具 的安裝、運輸難度，也會對人身安全造成隱患等。純鋁的密度為 2700kg/m3 ，鋁合金的密度將會更 大，而導(dǎo)熱塑料的密度為 1420 kg/m3 左右，約為鋁合金的一

17、半，所以在外形相同的情況下，重量 也僅為鋁合金的一半左右。 （2）更加環(huán)保和安全 在塑料外殼的生產(chǎn)過程中，幾乎不會產(chǎn)生什么有毒污染，而鋁殼 在生產(chǎn)中經(jīng)常會有電鍍的工序，而電鍍產(chǎn)生的廢液中的金屬會對水源和土壤造成嚴重的污染。安全方 面塑料為絕緣材質(zhì)，不用擔(dān)心因為燈的外殼導(dǎo)電而產(chǎn)生的安全隱患。在耐高壓測試方面，塑料具有絕 對的優(yōu)勢。 （3）提高設(shè)計自由度 塑料的流動性很好，所以可以生產(chǎn)很薄的部件，以及設(shè)計更加復(fù) 雜的形狀。鋁殼的主要生產(chǎn)方法是壓鑄或拉伸成型，在生產(chǎn)過程中無法進行較復(fù)雜形狀的加工。另外 在表觀效果來說，注塑產(chǎn)品會更加漂亮，還可以加上與其它企業(yè)不同的自身標志。 （ 4）加工方

18、便，效率更高 塑料導(dǎo)熱材料與其他塑料件一樣，可以一次成型，無需后加 工，而且在注塑成型時，模具可設(shè)計為一出四，所以工作效率很高。鋁材料在擠出成型后往往還要有 去毛邊的程序，如果對外形的要求比較高的話，鋁材料還要進行鍍鎳等工序，加工周期還將增長。 （5）啟動系統(tǒng)簡化 在外殼為鋁合金時，由于外殼導(dǎo)電，內(nèi)部必須采用隔離啟動系統(tǒng)， 塑料本身絕緣，沒所以用作散熱系統(tǒng)時可以采用非隔離啟動系統(tǒng)，由于非隔離系統(tǒng)相對于隔離系統(tǒng)來 說不僅成本較低而且體積較小，這樣不僅可以降低成本而且所占空間會更小。 （6）降低系統(tǒng)成本 就單價來說，單位質(zhì)量的導(dǎo)熱塑料價格必然是高于鋁的，但系統(tǒng)成 本卻持平或較低， 且數(shù)量

19、越大， 塑料的成本優(yōu)勢越明顯。 另外，塑料導(dǎo)熱材料目前處于一個初級階段， 將來的價格隨產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和產(chǎn)品量的增加一定會降低，而鋁作為有色金屬的價格卻不太可能有明顯的 降低。塑料降低成本主要體現(xiàn)在加工費用方面。 （1）導(dǎo)熱系數(shù)較低 燈的溫度也會比鋁殼稍高 但是塑料導(dǎo)熱材料與鋁相比也會有劣勢： 塑料的散熱系數(shù)始終比鋁低很多，所以即使散熱效果能夠達到要求， （ 2）數(shù)量較小時成本問題 以上的成本計算是建立在量比較大的情況下，如果量小時， 塑料導(dǎo)熱材料的模具成本體現(xiàn)在每一個上面就會比較大，而鋁殼的使用廠家由于加工難度大一般會直 接采購成品，不會有模具方面而導(dǎo)致的成本的問題。 （3）市場接受度 鋁一直以來都是作為散熱系統(tǒng)的材料，但塑料作為散熱材料才剛剛起 步，目前市場上也只有飛利浦公司推出了產(chǎn)品。所以很多廠家目前因擔(dān)心風(fēng)險，因而不太愿意嘗試開 模。（編輯： Led 魚）