发光二极管的生产
LED五大原物料分别是指:晶片,支架,银胶,金线,环氧树脂
晶片
晶片的构成:由金垫,P极,N极,PN结,背金层构成(双pad晶片无背金层)。晶片是由P层半导体元素,N层半导体元素靠电子移动而重新排列组合成的PN结合体。也正是这种变化使晶片能够处于一个相对稳定的状态。在晶片被一定的电压施加正向电极时,正向P区的空穴则会源源不断的游向N区,N区的电子则会相对于孔穴向P区运动。在电子,空穴相对移动的同时,电子空穴互相结对,激发出光子,产生光能。主要分类,表面发光型: 光线大部分从晶片表面发出。五面发光型: 表面,侧面都有较多的光线射出按发光颜色分,红,橙,黄,黄绿,纯绿,标准绿,蓝绿, 蓝。
支架
支架的结构1层是铁,2层镀铜(导电性好,散热快),3层镀镍(防氧化),4层镀银(反光性好,易焊线)
银胶(因种类较多,我们依H20E为例)
也叫白胶,乳白色,导通粘合作用(烘烤温度为:100°C/1.5H)银粉(导电,散热,固定晶片)+环氧树脂(固化银粉)+稀释剂(易于搅拌)。储藏条件:银胶的制造商一般将银胶以-40 °C 储藏,应用单位一般将银胶以-5 °C 储藏。单剂为25 °C/1年(干燥,通风的地方),混合剂25 °C/72小时(但在上线作业时因其他的因素“温湿度、通风的条件”,为保证产品的质量一般的混合剂使用时间为4小时)
烘烤条件:150 °C/1.5H
搅拌条件:顺一个方向均匀搅拌15分钟
金线(依φ1.0mil为例)
LED所用到的金线有φ1.0mil、 φ1.2mil,金线的材质,LED用金线的材质一般含金量为99.9%,金线的用途
利用其含金量高材质较软、易变形且导电性好、散热性好的特性,让晶片与支架间形成一闭合电路。
环氧树脂(以EP400为例)
组成:A、B两组剂份:
A胶:是主剂,由环氧树脂+消泡剂+耐热剂+稀释剂
B剂:是固化剂,由酸酣+离模剂+促进剂
使用条件:
混合比:A/B=100/100(重量比)
混合粘度:500-700CPS/30 °C
胶化时间:120 °C*12分钟或110 °C*18分钟
可使用条件:室温25 °C约6小时。一般根据产线的生产需要,我们将它的使用条件定为2小时。
硬化条件:初期硬化110 °C-140 °C 25 - 40分钟
后期硬化100 °C*6-10小时(可视实际需要做机动性调整) 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。
LED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。采用扩片机对黏结芯片的膜进行扩张,使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。
LED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,提醒:银胶的醒料、搅拌、使用时间都是工艺上必须注意的事项。
LED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。
LED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。
LED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,特别是蓝、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。
LED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。
LED压焊
压焊的目的是将电极引到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。铝丝压焊的过程为先在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。
LED封胶
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)。
LED点胶 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。
LED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。
LED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。
LED固化与后固化
固化是指封装环氧的固化,一般环氧固化条件在135℃,1小时。模压封装一般在150℃,4分钟。后固化是为了让环氧充分固化,同时对LED进行热老化。后固化对于提高环氧与支架(PCB)的粘接强度非常重要。一般条件为120℃,4小时。
LED切筋和划片
由于LED在生产中是连在一起的(不是单个),Lamp封装LED采用切筋切断LED支架的连筋。SMD-LED则是在一片PCB板上,需要划片机来完成分离工作。
LED测试
测试LED的光电参数、检验外形尺寸,同时根据客户要求对LED产品进行分选。