白光LED的封装材料对其光衰影响的实验研究

白光LED的封装材料对其光衰影响的实验研究

摘要: 光通量、显色性、色温和光衰是衡量白光 LED 光源的四大重要指标。LED 从指示、显示应用过渡到照明应用, 产品的光衰控制和评价是一个重要的课题。本文通过相关的实验, 探讨封装材料及其工艺措施对白光 LED 的光衰的影响。

关键词: 白光 LED; 光衰; 发光效率; 热量

1.引言

中大功率 LED 封装设计主要涉及光、热、电和机械结构 ( 材料特性) 等方面, 这些因素彼此独立, 又相互影响。其中, 光是 LED 封装的目的, 热是关键,电和机械材料是手段, 而性能是具体体现。在我们对LED 的光学设计、热量管理进行研究之后, 就中、大功率白光的封装材料做了进一步的讨论。封装材料是影响白光 LED 性能的主要因素之一, 白光 LED封装材料主要包括晶片、支架、固晶胶、荧光粉、配粉胶、硅胶或环氧树脂等。

一、实验说明

本文欲经过大量实验, 探讨不同封装材料对白光 LED 性能的影响。为了保证数据的有效性, 实验过程和数据的处理采用以下方式:

( 1) 每一项实验均在同一实验室、同样的环境条件和时间段下进行;

( 2) 每一颗单管 LED 均采用标准 70mA 电流驱动做测试和老化 ( 常温) ; ( 3) 每一个测试项目都是从 80pcs 单管中随机抽取 10pcs 作为测试的样品, 测试仪器和条件都不变;

( 4) 对比实验中, 都只改变一个条件, 其它皆不变。例如, 研究固晶胶对白光LED 性能影响实验中所用到的 LED, 是在同样的封装设备和工艺条件下,分别用绝缘胶和银胶制作 LED 若干, 这两组的差别仅在于固晶胶不同, 其它如支架、晶片、荧光粉等材料均相同。然后分别从两组样品中随机抽取 10 pcs用于实验研究。本文所述实验过程中用到的白光 LED 结构是φ5mm 的直插式 LED Lamp, 其发光晶片都是以蓝宝石为衬底的双电极结构( 底部无反射层) 。白光LED 系指由晶片发出蓝光、部分蓝光激发荧光粉发出黄光, 两者混和形成发白光的LED。

二、晶片对光衰的影响

不同厂家的蓝光晶片, 对光衰的影响程度不完全相同。即使是同一厂家生产的不同批次的蓝光晶片, 对白光的光衰影响也不相同, 这与晶片的原材料成分、掺杂程度有很大的关系。晶片的衬底分为硅、炭化硅、铜、锡金、蓝宝石等, 其稳定性、导热性不同,发光亮度的衰减就不同。分别用不同厂家的晶片封装成LED, 其光衰对比如图 1。比较可知, 虽然在 1, 000hrs 时的衰减两者比较接近, 但随着老化时间的延长, 显然厂家 2 的晶片衰减更大。

图 1 分别用不同厂家晶片封装 LED 的光衰对比

三、支架对光衰的影响

LED Lamp 的支架材质主要分为两类———铁支架镀银和铜支架镀银, 铜材质又分为黄铜、纯铜和其它合金铜等。铜的导热、导电性能好, 但价格较高。而铁的导热和导电性能相对较差些, 但价格上有优势。不同材料的支架对白光 LED 的性能影响较大, 特别是对光衰的影响尤为突出。选用铜支架和铁支架进行封装的光衰实验结果如图 2 所示。

图 2 分别用铜支架和铁支架封装 LED 的光衰对比

由此可以看出, 用铜支架封装的白光 LED, 其光衰明显比铁支架封装的白光

LED 的光衰小, 在第3, 000hrs 时相差大约 10%。这主要是由于铜支架的导热性能比铁要好很多, 铜的导热系数是 398W/ ( m℃) , 而铁的导热系数只有81.1W/ ( m ℃) 左右, 仅为前者的 1/5。另外, 用铜支架封装白光 LED 的光效一般会比铁支架高。这是由于铜支架的散热条件好, 使得晶片的结温较低, 蓝光晶片发出的光通量提高, 从而提高光效。尽管由于 P- N 结的正向压降与结温之间呈负温度特性的变化规律, 会使铜支架上蓝光晶片的正压降反而比铁支架的会较高一些, 以致降低光效, 但P- N 结温对提高光通量的影响远比对其正向压降

图 2 分别用铜支架和铁支架封装 LED 的光衰对比表 1 分别用银胶和绝缘胶固晶所得的初始参数对比表的影响大。因此, 使用铜支架封装白光 LED 的光效一般都比铁支架高。具体提高的程度, 与蓝光晶片的 P- N 结正向压降的温度特性, 发光效能的温度特性以及环境密切相关。光效的提高显然有助于减少热量的产生, 从而减少对其它物料 ( 特别是

Epoxy) 的负面影响, 这也对白光 LED 的光衰起到减缓的作用。

四、固晶胶对光衰的影响

晶片衬底与固晶胶和固晶工艺的搭配也会与白光 LED 的光衰有紧密的关系。LED 常用的固晶胶主要有银浆和绝缘胶等, 二者各有利弊, 在选用时需要综合考虑。银胶的导热系数可达到 21W/ ( m ℃) 以上, 是一般绝缘胶的 5～10 倍以上。使用高导热性的银胶有助于延长 LED 的寿命, 但银胶中含有Epoxy, 晶片温度过高以及紫外光线照射会使银胶的性能衰退, 而且银胶比一般的绝缘胶吸光严重。使用绝缘胶, 虽然光效较高, 但由于其导热性差, LED的寿命较低。实验所得结果见表 1 和图 3:

表 1 分别用银胶和绝缘胶固晶所得的初始参数对比表

图 3 分别用银胶和绝缘胶封装 LED 的光衰对比

对比可得, 采用银浆比用绝缘胶固晶所封装出来的白光 LED, 虽然初始亮度低了约 1/10, 但在抗衰减性能上有优势。

五、配粉胶对光衰的影响

配粉胶一般采用硅胶或环氧树脂。如表 2、图 4所示, 分别是用环氧树脂和硅胶配粉进行实验对比的结果。比较可知, 用硅胶配粉的白光 LED 的寿命明显比用环氧树脂的长很多。

表 2 不同配粉胶的初始参数对比表

图 4 分别用硅胶和环氧树脂封装 LED 的光衰对比

使用硅胶所得初始亮度低的原因有: 硅胶的折射率比环氧树脂的折射率低, 故对蓝光晶片的取光率较低; 配粉胶与外封胶之间有分层现象导致外部出光效率低。衰减方面, 晶片附近温度过高是光衰的主要因素: 当环氧树脂的 Tg 点与工作中晶片的 Tj点很接近时, 环氧树脂的热膨胀系数会发生剧烈变化, 这时产生的内部应力和水分的蒸汽压力很可能大于封装树脂与晶片、固晶胶以及框架表面之间的粘接力, 以致它们的界面之间出现剥离现象, 严重时还会导致封装树脂或晶片出现裂纹, 这就会导致光衰严重; 而硅胶就基本不存在这种现象。另外, 环氧树脂本身的抗紫外线辐射能力远不及硅胶。在实验中, 我们还发现晶片表面的环氧树脂被高温灼烧成黑黄色, 可知高温使得环氧树脂变质严重, 透光性自然变差。

六、荧光粉对光衰的影响

图 5 所示为两种不同荧光粉封装的白光 LED与蓝光 LED 对比的光衰曲线。与蓝光 LED 相比, 荧光粉有加速白光 LED 老化的作用, 而且不同厂家的荧光粉对光衰的影响程度不完全相同。即使是同一厂家不同型号的荧光粉, 对白光的光衰影响也是不相同的, 这与荧光粉的原材料成分有很大的关系。

其色温随时间的变化曲线。可以看到, 不同荧光粉对色温漂移的影响程度也是不一样的。经研究发现, 荧光粉受温度影响比较严重, 当散热条件不好时, 荧光粉更容易老化变质。因此, 具有更高温度稳定性的荧光粉是提高白光 LED 寿命的关键。

七、总结

晶片是 LED 产品的光源, 其结构稳定性、耐高温性等的高低决定了白光 LED 的光效、光衰。要从根本上确保光衰, 必须使得晶片的温度和所受的应力在其承受范围之内。支架、固晶胶则是提供散热的主要途径, 低热阻的 LED 封装设计, 有利于使得晶片及配粉胶、荧光

粉等处于较低的温度下工作。这就要求采用散热设计良好的支架, 并用性能好的固晶胶确保晶片与支架之间很好地结合。配粉胶、荧光粉受温度的影响很明显,

保持尽量低的温度有助于延长白光 LED 的寿命。硅胶的抗紫外辐射、耐高温等性能优于环氧树脂, 搭配合适的外封胶可以取得较小的光衰。白光 LED 的封装材料之取舍, 固然需要分类别去做实验择优, 但更重要的是需统筹设计, 针对各类材料的特性扬长避短, 再经实验检查, 改进组合效果。

LED工艺流程图(简单介绍)

LED工艺流程图 LED封装 LED封装技术大都是在分立器件封装技术基础上发展与演变而来的，但却有很大的特殊性。一般情况下，分立器件的管芯被密封在封装体内，封装的作用主要是保护管芯和完成电气互连。而LED封装则是完成输出电信号，保护管芯正常工作，输出：可见光的功能，既有电参数，又有光参数的设计及技术要求，无法简单地将分立器件的封装用于LED。 LED的核心发光部分是由p型和n型半导体构成的pn结管芯，当注入pn 结的少数载流子与多数载流子复合时，就会发出可见光，紫外光或近红外光。但pn结区发出的光子是非定向的，即向各个方向发射有相同的几率，因此，并不是管芯产生的所有光都可以释放出来，这主要取决于半导体材料质量、管芯结构及几何形状、封装内部结构与包封材料，应用要求提高LED的内、外部量子效率。常规Φ5mm型LED封装是将边长0.25mm的正方形管芯粘结或烧结在引线架上，管芯的正极通过球形接触点与金丝，键合为内引线与一条管脚相连，负极通过反射杯和引线架的另一管脚相连，然后其顶部用环氧树脂包封。反射杯的作用是收集管芯侧面、界面发出的光，向期望的方向角内发射。顶部包封的环氧树脂做成一定形状，有这样几种作用：保护管芯等不受外界侵蚀；采用不同的形状和材料性质(掺或不掺散色剂)，起透镜或漫射透镜功能，控制光的发散角；管芯折射率与空气折射率相关太大，致使管芯内部的全反射临界角很小，其有源层产生的光只有小部分被取出，大部分易在管芯内部经多次反射而被吸收，易发生全反射导致过多光损失，选用相应折射率的环氧树脂作过渡，提高管芯的光出射效率。用作构成管壳的环氧树脂须具有耐湿性，绝缘性，机械强度，对管芯发出光的折射率和透射率高。选择不同折射率的封装材料，封装几何形状对光子逸出效率的影响是不同的，发光强度的角分布也与管芯结构、光输出方式、封装透镜所用材质和形状有关。若采用尖形树脂透镜，可使光集中到LED的轴线方向，相应的视角较小；如果顶部的树脂透镜为圆形或平面型，其相应视角将增大。 一般情况下，LED的发光波长随温度变化为0．2-0．3nm／℃，光谱宽度随之增加，影响颜色鲜艳度。另外，当正向电流流经pn结，发热性损耗使结区产生温升，在室温附近，温度每升高1℃，LED的发光强度会相应地减少1％左右，封装散热；时保持色纯度与发光强度非常重要，以往多采用减少其驱动电流的办法，降低结温，多数LED的驱动电流限制在20mA左右。但是，LED的光输出会随电流的增大而增加，目前，很多功率型LED的驱动电流可以达到70mA、100mA甚至1A级，需要改进封装结构，全新的LED封装设计理念和低热阻封装结构及技术，改善热特性。例如，采用大面积芯片倒装结构，选用导热性能好的银胶，增大金属支架的表面积，焊料凸点的硅载体直接装在热沉上等方法。此外，在应用设计中，PCB线路板等的热设计、导热性能也十分重要。 1、产品封装结构类型 自上世纪九十年代以来，LED芯片及材料制作技术的研发取得多项突破，透明衬底梯形结构、纹理表面结构、芯片倒装结构，商品化的超高亮度(1cd以上)红、橙、黄、绿、蓝的LED产品相继问市，如表1所示，2000年开始在低、中光通量的特殊照明中获得应用。LED的上、中游产业受到前所未有的重视，进一步推动下游的封装技术及产业发展，采用不同封装结构形式与尺寸，不同发光颜色的管芯及其双色、或三色组合方式，可生产出多种系列，品种、规格的产品。 LED产品封装结构的类型如表2所示，也有根据发光颜色、芯片材料、发

大功率LED灯珠封装流程工艺

HIGH POWER LED 封装工艺 一.封装的任务 是将外引线连接到LED芯片的电极上，同时保护好LED芯片，并且起到提高光取出效率的作用。 二.封装形式 LED封装形式可以说是五花八门，主要根据不同的应用场合采用相应的外形尺寸，散热对策和出光效果。LED按封装形式分类有Lamp-LED、TOP-LED、Side-LED、SMD-LED、High-Power-LED等。 三．封装工艺说明 1.芯片检验 镜检：材料表面是否有机械损伤及麻点麻坑（lockhill）,芯片尺寸及电极大小是否符合工艺要求,电极图案是否完等。 2.扩晶 由于LED芯片在划片后依然排列紧密间距很小（约0.1mm），不利于后工序的操作。我们采用扩片机对黏结芯片的膜进行扩张，是LED芯片的间距拉伸到约0.6mm。也可以采用手工扩张，但很容易造成芯片掉落浪费等不良问题。 3.点底胶 在LED支架的相应位置点上银胶或绝缘胶。（对于GaAs、SiC导电衬底，具有背面电极的红光、黄光、黄绿芯片，采用银胶。对于蓝宝石绝缘衬底的蓝光、绿光LED芯片，采用绝缘胶来固定芯片。） 工艺难点在于点胶量的控制，在胶体高度、点胶位置均有详细的工艺要求。 由于银胶和绝缘胶在贮存和使用均有严格的要求，银胶的醒料、搅拌、使用时间都是工艺上必须注意的事项。 4.固晶 固晶分为自动固晶和手工固晶两种模式。 自动固晶其实是结合了沾胶（点胶）和安装芯片两大步骤，先在LED支架上点上银胶（绝缘胶），然后用真空吸嘴将LED芯片吸起移动位置，再安置在相应的支架位置上。 自动固晶在工艺上主要要熟悉设备操作编程，同时对设备的沾胶及安装精度进行调整。在吸嘴的选用上尽量选用胶木吸嘴，防止对LED芯片表面的损伤，特别是兰、绿色芯片必须用电木的。因为钢嘴会划伤芯片表面的电流扩散层。

中国企业LED封装技术与国外的差异

中国企业LED封装技术与国外的差异 一、概述LED产业链总体分为上、中、下游,分别是LED外延芯片、LED封装及LED 应用。作为LED产业链中承上启下的LED封装,在整个产业链中起着无可比拟的重要作用。基于LED器件的各类应用产品大量使用LED器件,如大型LED显示屏、液晶显示器的LED背光源、LED照明灯具、LED交通灯和汽车灯等,LED器件在应用产品总成本上占了40%至70%,且LED应用产品的各项性能往往70%以上由LED器件的性能决定。 中国是LED封装大国,据估计全世界80%数量的LED器件封装集中在中国,分布在各类美资、台资、港资、内资封装企业。在过去的五年里,外资LED封装企业不断内迁大陆,内资封装企业不断成长发展,技术不断成熟和创新。在中低端LED器件封装领域,中国LED 封装企业的市场占有率较高,在高端LED器件封装领域,部分中国企业有较大突破。随着工艺技术的不断成熟和品牌信誉的积累,中国LED封装企业必将在中国这个LED应用大国里扮演重要和主导的角色。 下面从LED封装产业链的各个环节来阐述这些差异。 二、封装生产及测试设备差异 LED主要封装生产设备包括固晶机、焊线机、封胶机、分光分色机、点胶机、智能烤箱等。五年前,LED自动封装设备基本是国外品牌的天下,主要来自欧洲和台湾,中国只有少量半自动固晶、焊线设备的供应。在过去的五年里,中国的LED生产设备制造业有了长足的发展,如今自动固晶机、自动封胶机、分光分色机、自动点胶机、智能烤箱等均有厂家供应,具有不错的性价比。 LED主要测试设备包括IS标准仪、光电综合测试仪、TG点测试仪、积分球流明测试仪、荧光粉测试仪等及冷热冲击、高温高湿等可靠性试验设备。除标准仪主要来自德国和美国外,其它设备目前均有国产厂家生产供应。 目前中国LED封装企业中,处于规模前列的LED封装企业均拥有世界最先进的封装设备,这是后发优势所决定的。就硬件水平来说,中国规模以上的LED封装企业是世界上最先进的。当然,一些更高层次的测试分析设备还有待进一步配备。 因此,中国在封装设备硬件上已具备世界领先水平,具备先进封装技术和工艺发展的基础。 三、LED芯片差异 目前中国大陆的LED芯片企业约有十家左右,起步较晚,规模不够大,最大的LED芯片企业年产值约3个亿人民币,每家平均年产值在1至2个亿。

LED封装基本知识

LED封装基本知识 LED（发光二极管）封装是指发光芯片的封装，相比集成电路封装有较大不同。LED的封装不仅要求能够保护灯芯，而且还要能够透光，所以LED的封装对封装材料有特殊的要求。 封装简介 LED封装技术大都是在分立器件封装技术基础上发展与演变而来的，但却有很大的特殊性。一般情况下，分立器件的管芯被密封在封装体内，封装的作用主要是保护管芯和完成电气互连。而LED封装则是完成输出电信号，保护管芯正常工作，输出：可见光的功，既有电参数，又有光参数的设计及技术要求，无法简单地将分立器件的封装用于LED。 自上世纪九十年代以来，LED芯片及材料制作技术的研发取得多项突破，透明衬底梯形结构、纹理表面结构、芯片倒装结构，商品化的超高亮度（1cd以上）红、橙、黄、绿、蓝的LED产品相继问市，2000年开始在低、中光通量的特殊照明中获得应用。LED的上、中游产业受到前所未有的重视，进一步推动下游的封装技术及产业发展，采用不同封装结构形式与尺寸，不同发光颜色的管芯及其双色、或三色组合方式，可生产出多种系列，品种、规格的产品。 技术原理 大功率LED封装由于结构和工艺复杂，并直接影响到LED的使用性能和寿命，特别是大功率白光LED封装更是研究热点中的热点。LED封装的功能主要包括：1.机械保护，以提高可靠性；2.加强散热，以降低芯片结温，提高LED性能；3.光学控制，提高出光效率，优化光束分布；4.供电管理，包括交流/直流转变，以及电源控制等。 LED封装方法、材料、结构和工艺的选择主要由芯片结构、光电/机械特性、具体应用和成本等因素决定。经过40多年的发展，LED封装先后经历了支架式（Lamp LED）、贴片式（SMD LED）、功率型LED（Power LED）等发展阶段。随着芯片功率的增大，特别是固态照明技术发展的需求，对LED封装的光学、热学、电学和机械结构等提出了新的、更高的要求。为了有效地降低封装热阻，提高出光效率，必须采用全新的技术思路来进行封装设计。 关于LED封装结构说明 LED的核心发光部分是由p型和n型半导体构成的pn结管芯，当注入pn结的少数载流子与多数载流子复合时，就会发出可见光，紫外光或近红外光。但pn结区发出的光子是非定向的，即向各个方向发射有相同的几率，因此，并不是管芯产生的所有光都可以释放出来，这主要取决于半导体材料质量、管芯结构及几何形状、封装内部结构与包封材料，应用要求提高LED的内、外部量子效率。常规Φ5mm型LED封装是将边长0.25mm的正方形管芯粘结或烧结在引线架上，管芯的正极通过球形接触点与金丝，键合为内引线与一条管脚相连，负极通过反射杯和引线架的另一管脚相连，然后其顶部用环氧树脂包封。反射杯的作用是收集管芯侧面、界面发出的光，向期望的方向角内发射。顶部包封的环氧树脂做成一定形

LED生产工艺及封装步骤

LED生产工艺及封装步骤 1.工艺： a) 清洗：采用超声波清洗PCB或LED支架，并烘干。 b) 装架：在LED管芯（大圆片）底部电极备上银胶后进行扩张，将扩张后的管芯（大圆片）安置在刺晶台上，在显微镜下用刺晶笔将管芯一个一个安装在PCB或LED支架相应的焊盘上，随后进行烧结使银胶固化。 c)压焊：用铝丝或金丝焊机将电极连接到LED管芯上，以作电流注入的引线。LED直接安装在PCB上的，一般采用铝丝焊机。（制作白光TOP-LED需要金线焊机） d)封装：通过点胶，用环氧将LED管芯和焊线保护起来。在PCB板上点胶，对固化后胶体形状有严格要求，这直接关系到背光源成品的出光亮度。 这道工序还将承担点荧光粉（白光LED）的任务。 e)焊接：如果背光源是采用SMD-LED或其它已封装的LED，则在装配工艺之前，需要将LED焊接到PCB板上。 f)切膜：用冲床模切背光源所需的各种扩散膜、反光膜等。 g)装配：根据图纸要求，将背光源的各种材料手工安装正确的位置。 h)测试：检查背光源光电参数及出光均匀性是否良好。 I)包装：将成品按要求包装、入库。 二、封装工艺 1. LED的封装的任务 是将外引线连接到LED芯片的电极上，同时保护好LED芯片，并且起到提高光取出效率的作用。关键工序有装架、压焊、封装。 2. LED封装形式 LED封装形式可以说是五花八门，主要根据不同的应用场合采用相应的外形尺寸，散热对策和出光效果。LED按封装形式分类有Lamp-LED、TOP-LED、Side-LED、SMD-LED、High-Power-LED等。 3. LED封装工艺流程 4. 封装工艺说明 1.芯片检验 镜检：材料表面是否有机械损伤及麻点麻坑（lockhill） 芯片尺寸及电极大小是否符合工艺要求 电极图案是否完整 2.扩片 由于LED芯片在划片后依然排列紧密间距很小（约0.1mm），不利于后工序的操作。我们采用扩片机对黏结芯片的膜进行扩张，是LED芯片的间距拉伸到约0.6mm。也可以采用手工扩张，但很容易造成芯片掉落浪费等不良问题。 3.点胶 在LED支架的相应位置点上银胶或绝缘胶。（对于GaAs、SiC导电衬底，具有背面电极的红光、黄光、黄绿芯片，采用银胶。对于蓝宝石绝缘衬底的蓝光、绿光LED芯片，采用绝缘胶来固定芯片。） 工艺难点在于点胶量的控制，在胶体高度、点胶位置均有详细的工艺要求。 由于银胶和绝缘胶在贮存和使用均有严格的要求，银胶的醒料、搅拌、使用时间都是工艺上必须注意的事项。 4.备胶

LED生产工艺及封装技术

LED生产工艺及封装技术 2007-12-22 23:59 LED生产工艺及封装技术 一、生产工艺 1.工艺： a) 清洗：采用超声波清洗PCB或LED支架，并烘干。 b) 装架：在LED管芯（大圆片）底部电极备上银胶后进行扩张，将扩张后的管芯（大圆片）安置在刺晶台上，在显微镜下用刺晶笔将管芯一个一个安装在PCB或LED支架相应的焊盘上，随后进行烧结使银胶固化。 c)压焊：用铝丝或金丝焊机将电极连接到LED管芯上，以作电流注入的引线。LED直接安装在PCB上的，一般采用铝丝焊机。（制作白光TOP-LED需要金线焊机） d)封装：通过点胶，用环氧将LED管芯和焊线保护起来。在PCB板上点胶，对固化后胶体形状有严格要求，这直接关系到背光源成品的出光亮度。这道工序还将承担点荧光粉（白光LED）的任务。 e)焊接：如果背光源是采用SMD-LED或其它已封装的LED，则在装配工艺之前，需要将LED焊接到PCB板上。 f)切膜：用冲床模切背光源所需的各种扩散膜、反光膜等。 g)装配：根据图纸要求，将背光源的各种材料手工安装正确的位置。 h)测试：检查背光源光电参数及出光均匀性是否良好。 包装：将成品按要求包装、入库。 二、封装工艺 1. LED的封装的任务 是将外引线连接到LED芯片的电极上，同时保护好LED芯片，并且起到提高光取出效率的作用。关键工序有装架、压焊、封装。 2. LED封装形式 LED封装形式可以说是五花八门，主要根据不同的应用场合采用相应的外形尺寸，散热对策和出光效果。LED按封装形式分类有Lamp-LED、TOP-LED、Side-LED、SMD-LED、High-Power-LED等。 3. LED封装工艺流程 4．封装工艺说明 1.芯片检验 镜检：材料表面是否有机械损伤及麻点麻坑（lockhill） 芯片尺寸及电极大小是否符合工艺要求

LED封装的100多种结构形式区分大全

LED封装的100多种结构形式区分大全 LED封装技术的要素有三点：封装结构设计、选用合适封装材料和工艺水平。 目前LED封装结构形式有100多种，主要的封装类型有Lamp系列40多种、SMD（chip LED和TOP LED）系列30多种、COB系列30多种、PLCC、大功率封装、光集成封装和模块化封装等，封装技术的发展要紧跟和满足LED应用产品发展的需要。 LED封装技术的基本内容 LED封装技术的基本要求是：提高出光效率、高光色性能及器件可靠性。 （1）提高出光效率 LED封装的出光效率一般可达80~90%。 ①选用透明度更好的封装材料：透明度≥95%（1mm厚度），折射率大于1.5等。 ②选用高激发效率、高显性的荧光粉，颗粒大小适当。 ③装片基板（反射杯）要有高反射率，出光率高的光学设计外形。 ④选用合适的封装工艺，特别是涂覆工艺。 （2）高光色性能 LED主要的光色技术参数有：高度、眩光、色温、显色性、色容差、光闪烁等。 显色指数CRI≥70（室外）、≥80（室外）、≥90（美术馆等）。 色容差≤3 SDCM≤5 SDCM（全寿命期间）

封装上要采用多基色组合来实现，重点改善LED辐射的光谱量分布SPD，向太阳光的光谱量分布靠近。要重视量子点荧光粉的开发和应用，来实现更好的光色质量。 （3）LED器件可靠性 LED可靠性包含在不同条件下LED器件性能变化及各种失效模式机理（LED封装材料退化、综合应力的影响等），这是主要提到可靠性的表征值—寿命，目前LED器件寿命一般为3~5小时，可达5~10万小时。 ①选用合适的封装材料：结合力要大、应力小、匹配好、气密性好、耐温、耐湿（低吸水性）、抗紫外光等。 ②封装散热材料：高导热率和高导电率的基板，高导热率、高导电率和高强度的固晶材料，应力要小。 ③合适的封装工艺：装片、压焊、封装等结合力强，应力要小，结合要匹配。 LED光集成封装技术 LED光集成封装结构现有30多种类型，正逐步走向系统集成封装，是未来封装技术的发展方向。 （1）COB集成封装 COB集成封装现有MCOB、COMB、MOFB、MLCOB等30多种封装结构形式，COB 封装技术日趋成熟，其优点是成本低。COB封装现占LED光源约40%左右市场，光效达160~178 lm/w，热阻可达2℃/w，COB封装是近期LED封装发展的趋势。 （2）LED晶园级封装

LED 板上芯片(Chip On Board,COB)封装流程

LED 板上芯片(Chip On Board,COB)封装流程首先是正在基底表面用导热环氧树脂(一般用掺银颗粒的环氧树脂)覆盖硅片安放点，然后将硅片间接安放正在基底表面，热处理至硅片牢固地固定正在基底为行，随后再用丝焊的方法正在硅片和基底之间间接建立电气连接。其封拆流程如下： 第一步：扩晶采用扩驰机将厂商提供的零驰LED 晶片薄膜均匀扩驰，使附灭正在薄膜表面紧密陈列的LED 晶粒拉开，便于刺晶。 第二步：背胶将扩好晶的扩晶环放正在未刮好银浆层的背胶机面上，背上银浆。点银浆。适用于散拆LED 芯片。采用点胶机将适量的银浆点正在PCB 印刷线路板上。 第三步：放入刺晶架将备好银浆的扩晶环放入刺晶架外，由操做员正在显微镜下将LED 晶片用刺晶笔刺正在PCB 印刷线路板上。 第四步：放入热循环烘箱将刺好晶的PCB 印刷线路板放入热循环烘箱外恒温静放一段时间，待银浆固化后取出(不可久放，不然LED 芯片镀层会烤黄，即氧化，给邦定形成困难)。如果无LED 芯片邦定，则需要以上几个步骤; 如果只要IC 芯片邦定则取消以上步骤。 第五步：粘芯片用点胶机正在PCB 印刷线路板的IC 位放上适量的红胶(或黑胶)，再用防静电设备(实空吸笔或女) 将IC 裸片准确放正在红胶或黑胶上。 第六步：烘干将粘好裸片放入热循环烘箱外放正在大平面加热板上恒温静放一段时间，也能够天然固化(时间较长)。 第七步：邦定(打线) 采用铝丝焊线机将晶片(LED 晶粒或IC 芯片)取PCB 板上对当的焊盘铝丝进行桥接，即COB 的内引线焊接。 第八步：前测使用公用检测工具(按不同用途的COB 无不同的设备，简单的就是高精密度稳压电流)检测COB 板，将不合格的板女沉新返修。 第九步：点胶采用点胶机将调配好的AB 胶适量地点到邦定好的LED 晶粒上，IC 则用黑胶封拆，然后根据客户要求进行外观封拆。 第十步：固化将封好胶的PCB 印刷线路板放入热循环烘箱外恒温静放，根据要求可设定不同的烘干时间。 第十一步：后测将封拆好的PCB 印刷线路板再用公用的检测工具进行电气性能测试，区分好坏劣劣。随着科技的进步，封装有铝基板COB 封装、COB 陶瓷COB 封装、铝基板MCOB 封装等形式。

LED封装工艺流程(精)

阐述LED 产品封装工艺流程 03、点胶 在LED 支架的相应位置点上银胶或绝缘胶。（对于GaAs 、SiC 导电衬底，具有背面电极的红光、黄光、黄绿芯片，采用银胶。对于蓝宝石绝缘衬底的蓝光、绿光LED 芯片，采用绝缘胶来固定芯片。） 06、自动装架 自动装架其实是结合了沾胶（点胶）和安装芯片两大步骤，先在LED 支架上点上银胶（绝缘胶），然后用真空吸嘴将LED 芯片吸起移动位置，再安置在相应的支架位置上。 自动装架在工艺上主要要熟悉设备操作编程，同时对设备的沾胶及安装精度进行调整。在吸嘴的选用上尽量选用胶木吸嘴，防止对LED 芯片表面的损伤，特别是兰、绿色芯片必须用胶木的。因为钢嘴会划伤芯片表面的电流扩散层。 07、烧结 烧结的目的是使银胶固化，烧结要求对温度进行监控，防止批次性不良。银胶烧结的温度一般控制在150℃，烧结时间2小时。根据实际情况可以调整到170℃，1小时。 绝缘胶一般150℃，1小时。 银胶烧结烘箱的必须按工艺要求隔2小时（或1小时）打开更换烧结的产品，中间不得随意打开。烧结烘箱不得再其它用途，防止污染。 08、压焊 压焊的目的将电极引到LED 芯片上，完成产品内外引线的连接工作。 LED 的压焊工艺有金丝球焊和铝丝压焊两种。右图是铝丝压焊的过程，先在LED 芯片电

极上压上第一点，再将铝丝拉到相应的支架上方，压上第二点后扯断铝丝。金丝球焊过程则在压第一点前先烧个球，其余过程类似。 压焊是LED 封装技术中的关键环节，工艺上主要需要监控的是压焊金丝（铝丝）拱丝形状，焊点形状，拉力。 对压焊工艺的深入研究涉及到多方面的问题，如金（铝）丝材料、超声功率、压焊压力、劈刀（钢嘴）选用、劈刀（钢嘴）运动轨迹等等。（下图是同等条件下，两种不同的劈刀压出的焊点微观照片，两者在微观结构上存在差别，从而影响着产品质量。）我们在这里不再累述。 09、点胶封装 LED 的封装主要有点胶、灌封、模压三种。基本上工艺控制的难点是气泡、多缺料、黑点。设计上主要是对材料的选型，选用结合良好的环氧和支架。（一般的LED 无法通过气密性试验）如右图所示的TOP-LED 和Side-LED 适用点胶封装。手动点胶封装对操作水平要求很高（特别是白光LED ），主要难点是对点胶量的控制，因为环氧在使用过程中会变稠。白光LED 的点胶还存在荧光粉沉淀导致出光色差的问题。 10、灌胶封装 Lamp-LED 的封装采用灌封的形式。灌封的过程是先在LED 成型模腔内注入液态环氧，然后插入压焊好的LED 支架，放入烘箱让环氧固化后，将LED 从模腔中脱出即成型。 11、模压封装 将压焊好的LED 支架放入模具中，将上下两副模具用液压机合模并抽真空，将固态环氧放入注胶道的入口加热用液压顶杆压入模具胶道中，环氧顺着胶道进入各个LED 成型槽中并固化。 12、固化与后固化

封装工艺流程

阐述LED产品封装工艺流程 固晶站原材料准备》检查支架》清理模条》模条预热》发放支架》点胶》扩晶》固晶》固晶烤检》烘烤 焊线站焊线》焊线全检》点莹光粉》烘烤 封胶站胶水，模条准备》灌胶》支架沾胶》插支架》短烤》离模》长烤 后测一切》测试》外观》品检二切》品检》包装》入库 一、生产工艺 a) 清洗：采用超声波清洗PCB或LED支架，并烘干。 b) 装架：在LED管芯（大圆片）底部电极备上银胶后进行扩张，将扩张后的管芯（大圆片）安置在刺晶台上，在显微镜下用刺晶笔将管芯一个一个安装在PCB 或LED支架相应的焊盘上，随后进行烧结使银胶固化。 c)压焊：用铝丝或金丝焊机将电极连接到LED管芯上，以作电流注入的引线。LED 直接安装在PCB上的，一般采用铝丝焊机。（制作白光TOP-LED需要金线焊机） d)封装：通过点胶，用环氧将LED管芯和焊线保护起来。在PCB板上点胶，对固化后胶体形状有严格要求，这直接关系到背光源成品的出光亮度。这道工序还将承担点荧光粉（白光LED）的任务。 e)焊接：如果背光源是采用SMD-LED或其它已封装的LED，则在装配工艺之前，需要将LED焊接到PCB板上。 f)切膜：用冲床模切背光源所需的各种扩散膜、反光膜等。 g)装配：根据图纸要求，将背光源的各种材料手工安装正确的位置。 h)测试：检查背光源光电参数及出光均匀性是否良好。 i）包装：将成品按要求包装、入库。 二、封装工艺 1. LED的封装的任务是将外引线连接到LED芯片的电极上，同时保护好LED芯片，并且起到提高光取出效率的作用。关键工序有装架、压焊、封装。 2. LED封装形式 LED封装形式可以说是五花八门，主要根据不同的应用场合采用相应的外形尺寸，散热对策和出光效果。LED按封装形式分类有Lamp-LED、TOP-LED、Side-LED、SMD-LED、High-Power-LED等。 3. LED封装工艺流程 三．封装工艺说明 1.芯片检验镜检：材料表面是否有机械损伤及麻点麻坑（lockhill）芯片尺寸及电极大小是否符合工艺要求，电极图案是否完整。 2.扩片由于LED芯片在划片后依然排列紧密间距很小（约0.1mm），不利于后工序的操作。我们采用扩片机对黏结芯片的膜进行扩张，是LED芯片的间距拉伸到约0.6mm。也可以采用手工扩张，但很容易造成芯片掉落浪费等不良问题。 3.点胶在LED支架的相应位置点上银胶或绝缘胶。（对于GaAs、SiC 导电衬底，具有背面电极的红光、黄光、黄绿芯片，采用银胶。对于蓝宝石绝缘衬底的蓝光、绿光LED芯片，采用绝缘胶来固定芯片。）工艺难点在于点胶量

LED生产工艺及封装技术及生产步骤

1.工艺：a) 清洗：采用超声波清洗PCB或LED支架，并烘干。b) 装架：在LED管芯（大圆片）底部电极备上银胶后进行扩张，将扩张后的管芯（大圆片）安置在刺晶台上，在显微镜下用刺晶笔将管芯一个一个安装在PCB或LED支架相应的焊盘上，随后进行烧结使银胶固化。c)压焊：用铝丝或金丝焊机将电极连接到LED管芯上，以作电流注入的引线。LED直接安装在PCB上的，一般采用铝丝焊机。（制作白光TOP-LED需要金线焊机）d)封装：通过点胶，用环氧将LED管芯和焊线保护起来。在PCB板上点胶，对固化后胶体形状有严格要求，这直接关系到背光源成品的出光亮度。这道工序还将承担点荧光粉（白光LED）的任务。e)焊接：如果背光源是采用SMD-LED或其它已封装的LED，则在装配工艺之前，需要将LED 焊接到PCB板上。f)切膜：用冲床模切背光源所需的各种扩散膜、反光膜等。g)装配：根据图纸要求，将背光源的各种材料手工安装正确的位置。h)测试：检查背光源光电参数及出光均匀性是否良好。包装：将成品按要求包装、入库。 二、封装工艺1. LED的封装的任务是将外引线连接到LED芯片的电极上，同时保护好LED芯片，并且起到提高光取出效率的作用。关键工序有装架、压焊、封装。2. LED封装形式LED封装形式可以说是五花八门，主要根据不同的应用场合采用相应的外形尺寸，散热对策和出光效果。LED按封装形式分类有Lamp-LED、TOP-LED、Side-LED、SMD-LED、High-Power-LED等。3. LED封装工艺流程4．封装工艺说明 1.芯片检验镜检：材料表面是否有机械损伤及麻点麻坑（lockhill）芯片尺寸及电极大小是否符合工艺要求电极图案是否完整 2 2扩片由于LED芯片在划片后依然排列紧密间距很小（约0.1mm），不利于后工序的操作。我们采用扩片机对黏结芯片的膜进行扩张，是LED芯片的间距拉伸到约0.6mm。也可以采用手工扩张，但很容易造成芯片掉落浪费等不良问题。 3.点胶在LED支架的相应位置点上银胶或绝缘胶。（对于GaAs、SiC导电衬底，具有背面电极的红光、黄光、黄绿芯片，采用银胶。对于蓝宝石绝缘衬底的蓝光、绿光LED芯片，采用绝缘胶来固定芯片。）工艺难点在于点胶量的控制，在胶体高度、点胶位置均有详细的工艺要求。由于银胶和绝缘胶在贮存和使用均有严格的要求，银胶的醒料、搅拌、使用时间都是工艺上必须注意的事项。 4.备胶和点胶相反，备胶是用备胶机先把银胶涂在LED背面电极上，然后把背部带银胶的LED安装在LED支架上。备胶的效率远高于点胶，但不是所有产品均适用备胶工艺。 5.手工刺片将扩张后LED芯片（备胶或未备胶）安置在刺片台的夹具上，LED支架放在夹具底下，在显微镜下用针将LED芯片一个一个刺到相应的位置上。手工刺片和自动装架相比有一个好处，便于随时更换不同的芯片，适用于需要安装多种芯片的产品. 6.自动装架自动装架其实是结合了沾胶（点胶）和安装芯片两大步骤，先在LED支架上点上银胶（绝缘胶），然后用真空吸嘴将LED芯片吸起移动位置，再安置在相应的支架位置上。自动装架在工艺上主要要熟悉设备操作编程，同时对设备的沾胶及安装精度进行调整。在吸嘴的选用上尽量选用胶木吸嘴，防止对LED芯片表面的损伤，特别是兰、绿色芯片必须用胶木的。因为钢嘴会划伤芯片表面的电流扩散层。 7.烧结烧结的目的是使银胶固化，烧结要求对温度进行监控，防止批次性不良。银胶烧结的温度一般控制在150℃，烧结时间2小时。根据实际情况可以调整到170℃，1小时。绝缘胶一般150℃，1小时。银胶烧结烘箱的必须按工艺要求隔2小时（或1小时）打开更换烧结的产品，中间不得随意打开。烧结烘箱不得再其他用途，防止污染。 8.压焊压焊的目的将电极引到LED芯片上，完成产品内外引线的连接工作。LED的压焊工艺有金丝球焊和铝丝压焊两种。右图是铝丝压焊的过程，先在LED芯片电极上压上第一点，再将铝丝拉到相应的支架上方，压上第二点后扯断铝丝。金丝球焊过程则在压第一点前先烧个球，其余过程类似。压焊是LED封装技术中的关键环节，工艺上主要需要监控的是压焊金丝（铝丝）拱丝形状，焊点形状，拉力。对压焊工艺的深入研究涉及到多方面的问题，如金（铝）丝材料、超声功率、压焊压力、劈刀（钢嘴）选用、劈刀（钢嘴）运动轨迹等等。（下图是同等条件下，两种不同的劈刀压出的焊点微观照片，两者在微观结构上存在差别，从而影响着产品质量。）我们在这里不再累述。

LED封装工艺流程

阐述LED产品封装工艺流程 03、点胶 在LED支架的相应位置点上银胶或绝缘胶。（对于GaAs、SiC导电衬底，具有背面电极的红光、黄光、黄绿芯片，采用银胶。对于蓝宝石绝缘衬底的蓝光、绿光LED芯片，采用绝缘胶来固定芯片。） 06、自动装架 自动装架其实是结合了沾胶（点胶）和安装芯片两大步骤，先在LED支架上点上银胶（绝缘胶），然后用真空吸嘴将LED芯片吸起移动位置，再安置在相应的支架位置上。 自动装架在工艺上主要要熟悉设备操作编程，同时对设备的沾胶及安装精度进行调整。在吸嘴的选用上尽量选用胶木吸嘴，防止对LED芯片表面的损伤，特别是兰、绿色芯片必须用胶木的。因为钢嘴会划伤芯片表面的电流扩散层。 07、烧结 烧结的目的是使银胶固化，烧结要求对温度进行监控，防止批次性不良。 银胶烧结的温度一般控制在150℃，烧结时间2小时。根据实际情况可以调整到170℃，1小时。 绝缘胶一般150℃，1小时。 银胶烧结烘箱的必须按工艺要求隔2小时（或1小时）打开更换烧结的产品，中间不得随意打开。烧结烘箱不得再其它用途，防止污染。 08、压焊 压焊的目的将电极引到LED芯片上，完成产品内外引线的连接工作。 LED的压焊工艺有金丝球焊和铝丝压焊两种。右图是铝丝压焊的过程，先在LED芯片电极上压上第一点，再将铝丝拉到相应的支架上方，压上第二点后扯断铝丝。金丝球焊过程则在压第一点前先烧个球，其余过程类似。 压焊是LED封装技术中的关键环节，工艺上主要需要监控的是压焊金丝（铝丝）拱丝形状，焊点形状，拉力。 对压焊工艺的深入研究涉及到多方面的问题，如金（铝）丝材料、超声功率、压焊压力、劈刀（钢嘴）选用、劈刀（钢嘴）运动轨迹等等。（下图是同等条件下，两种不同的劈刀压出的焊点微观照片，两者在微观结构上存在差别，从而影响着产品质量。）我们在这里不再累述。 09、点胶封装

LED的封装步骤(精)

LED的封装步骤 led的封装有很多的步骤，下文将具体介绍各个步骤。一、生产工艺 1.生产： a) 清洗：采用超声波清洗PCB或LED支架，并烘干。 b) 装架：在led 管芯（大圆片）底部电极备上银胶后进行扩张，将扩张后的管芯（大圆片）安置在刺晶台上，在显微镜下用刺晶笔将管芯一个一个安装在PCB或LED支架相应的焊盘上，随后进行烧结使银胶固化。 c)压焊：用铝丝或金丝焊机将电极连接到LED管芯上，以作电流注入的引线。LED直接安装在PCB上的，一般 led的封装有很多的步骤，下文将具体介绍各个步骤。 一、生产工艺 1.生产： a) 清洗：采用超声波清洗PCB或LED支架，并烘干。 b) 装架：在led管芯（大圆片）底部电极备上银胶后进行扩张，将扩张后的管芯（大圆片）安置在刺晶台上，在显微镜下用刺晶笔将管芯一个一个安装在PCB或LED支架相应的焊盘上，随后进行烧结使银胶固化。 c)压焊：用铝丝或金丝焊机将电极连接到LED管芯上，以作电流注入的引线。LED直接安装在PCB上的，一般采用铝丝焊机。（制作白光TOP-LED 需要金线焊机） d)封装：通过点胶，用环氧将LED管芯和焊线保护起来。在PCB板上点胶，对固化后胶体形状有严格要求，这直接关系到背光源成品的出光亮度。这道工序还将承担点荧光粉（白光LED）的任务。 e)焊接：如果背光源是采用SMD-LED或其它已封装的LED，则在装配工艺之前，需要将LED焊接到PCB板上。 f)切膜：用冲床模切背光源所需的各种扩散膜、反光膜等。 g)装配：根据图纸要求，将背光源的各种材料手工安装正确的位置。 h)测试：检查背光源光电参数及出光均匀性是否良好。 2.包装：将成品按要求包装、入库。 二、封装工艺 1. LED的封装的任务 是将外引线连接到LED芯片的电极上，同时保护好led芯片，并且起到提高光取出效率的作用。关键工序有装架、压焊、封装。 2. LED封装形式 LED封装形式可以说是五花八门，主要根据不同的应用场合采用相