一 、LED生產(chǎn)工藝

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行擴張,將擴張后的管芯(大圓片)安置在刺晶臺上,在顯微鏡下用刺晶筆將管芯一個一個安裝在PCB或LED支架相應的焊盤上,隨后進行燒結(jié)使銀膠固化。

c)壓焊：用鋁絲或金絲焊機將電極連接到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。(制作白光TOP-LED需要金線焊機)

d)封裝：通過點膠,用環(huán)氧將LED管芯和焊線保護起來。在PCB板上點膠,對固化后膠體形狀有嚴格要求,這直接關(guān)系到背光源成品的出光亮度。這道工序還將承擔點熒光粉(白光LED)的任務。

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)測試：檢查背光源光電參數(shù)及出光均勻性是否良好。

i)包裝：將成品按要求包裝、入庫。

二 、LED 封裝工藝

a)LED的封裝的任務

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。

b）LED封裝形式

LED封裝形式可以說是五花八門,主要根據(jù)不同的應用場合采用相應的外形尺寸,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。

c)LED封裝工藝流程

d）封裝工藝說明

1.芯片的檢驗 — 鏡檢：

材料表面是否有機械損傷及麻點麻坑
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,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支架的相應位置點上銀膠或絕緣膠。
(對于GaAs、SiC導電襯底,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。
由于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(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150℃,燒結(jié)時間2小時。根據(jù)實際情況可以調(diào)整到絕緣膠一般150℃,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)烘箱不得再其他用途,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

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(jié)合良好的環(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)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135℃,1小時。模壓封裝一般在150℃,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℃,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。

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)品進行分眩

16.包裝

將成品進行計數(shù)包裝。超高亮LED需要防靜電包裝。

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