高胶体灯珠,发光二极管直插式发光二极管,雾状白光

高胶体灯珠,发光二极管直插式发光二极管,雾状白光

LED灯珠（led发光二极管）封装工艺
封装工艺
1.LED的封装的任务是将外引线连接到LED芯皮早卜片的电极上，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观尺寸，散热对策和出光效果。按封装形式分类有Lamp-LED、led TOP-LED、Side-LED、SMD-LED、High-Power-LED等。
3. LED封装工艺流程
a)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
b)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。
c)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，具有背面电极的红睁含光、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，在胶休高度、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。
d)备胶和点胶相反，备胶是用备胶机先把银胶涂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。
e)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.
f)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。
g)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。烧燃穗结烘箱不得再其他用途，防止污染。
h)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装状技术中的关键环节，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。
i)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。
j)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从模条中脱出即成型。
k)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。
l)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。
m)后固化
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。
n)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。
o)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。
p)包装
将成品进行计数包装。需要防静电袋包装

大功率LED封装工艺分析！-----深圳封装厂
大功率LED光源光有好芯片还不够，还必须有合理的封装。要有高的取光效率的封装结构，而热阻尽可能低，从而保证光电的性能及可靠性。
一、LED光源封装工艺
    由于LED的结构形式不同，封装工艺上也有一些差别，但关键工序相同，LED封装主要工艺有：固晶→焊线→封胶→切脚→分级→包装。
 二、大功率LED封装关键技术
 1、封装技术的要求
   大功率LED封装涉及到光、电、热、结构和工艺等方面，这些因素既独立又影响。光是封装的目的，电、结构与工艺是手段，热是关键，性能是封装水平的具体体现。考虑到工艺兼容性及降低生产成本，应同时进行LED封装设计与芯片设计，否则，芯片制造完成后，可能因封装的需要对芯片结构进行调整，将可能延长产品研发的周期和成本，甚至会不能实现量产。
 2、封装结构设计和散热技术
  LED的光电转换效率仅为20%～30%，输入电能的70%～80%转变成了热量，芯片的散热是关键。小功率LED封装一般采用银胶或绝缘胶将芯片黏接在反射杯里，通过焊接金丝(或铝丝)完成内外连接，最后用环氧树脂封装。封装热阻高达150～250℃/W，一般采用20mA左右的驱动电流。大功率LED的驱动电流达到350mA、700mA甚至1A，采用传统直插式LED封装工艺，会因散热不良导致芯片结温上升，再加上强烈的蓝光照射，环氧树脂很容易产生黄化现象，加速器件老化，甚至失效，迅速热膨胀产生的内应力造成开路而死灯。大功率LED封装结构设计的重点是改善散热性能，主要包括芯片结构形式、封装材料(基板材料、热界面材料)的选择与工艺、将导电与导热路线分开的结构设计等，比如：采用倒装芯片结构、减薄衬底或垂直芯片结构的芯片，选用共晶焊接或高导热性能的银胶、采用COB技术将芯片直接封装在金属铝基板上、增大金属支架的表面积等方法。
 3、光学设计技术
  不同用途的产品对LED的色坐标、色温、显色性、光强和光的空间分布等要求不同。为提高器件的取光效率，并实现更优的出光角度和配光曲线，需要对芯片反光杯与透镜进行光学设计。大功率LED通常是将LED芯片安装在反射杯的热沉、支架或基板上，反射杯一般采用镀高反射层(镀Ag或Al)的方式提高反射效果，大功率LED出光效率还受模具精度及工艺影响很大，如果处理不好，容易导致很多光线被吸收，无法按预期目标发射出来，导致封装后的大功率LED发光效率偏低。
 4、灌封胶的选择
  灌封胶的作用有两点：(1)对芯片、金线进行机械保护;(2)作为一种光导材料，将更多的光导出。封装时，LED芯片产生的光向外发射产生的损失主要有：(1)光子在LED芯片出射界面由于折射率差引起的反射损失(即菲涅尔损失);(2)光学吸收;(3)全内反射损失。因此，在芯片表面涂覆一层折射率相对较高的透明光学材料，可以减少光子在界面的损失，提高出光效率。常用的灌封胶有环氧树脂和硅胶。环氧树脂黏度低、流动性好、固化速度适中，固化后无气泡、表面平整、有很好的光泽、硬度高，防潮防水防尘性能佳，耐湿热和大气老化，成本较低，是LED封装首选。硅胶具有透光率高、热稳定性好、折射率大、吸湿性低、应力小等特点，优于环氧树脂，但成本较高。小功率LED一般选用环氧树脂封装，大功率LED内部通常填充透明度高的柔性硅胶，胶体不会因照射高温或紫外线出现老化变黄，也不会因温度骤变而导致器件开路的现象，通过提高硅胶折射率，可减少菲涅尔损失，提高出光效率。
 5、荧光粉涂敷量和均匀性控制技术
  大功率白光LED的发光效率和光的质量与荧光粉的选择和工艺过程有关。荧光粉的选择包括激发波长与芯片波长的匹配、颗粒大小与均匀度、激发效率等。荧光粉涂覆根据蓝光芯片的发光分布进行调整，使混出的白光均匀，否则会出现蓝黄圈现象，严重的会影响光源质量，激发效率也会大幅下降。荧光粉与胶体的混合配方及涂胶工艺是保证LED光色在空间分布均匀和一致性的关键。将荧光粉与胶按一定配比混合后涂到芯片上，在LED芯片上方形成半球状。这种分布会使光色的空间分布不均匀，有黄圈或蓝圈。另外，在荧光粉涂敷过程中，由于胶的黏度是动态参数、荧光粉比重大于胶产生沉淀，使荧光粉的涂敷量控制增加了更多变数，容易导致白光的光色空间分布不均匀。
 三、大功率LED封装的可靠性分析
 1、静电对LED芯片造成的损伤
  瞬间的电场或电流产生的热使LED局部受损伤，表现为漏电流迅速增加，有时虽能工作，但亮度降低或白光变色，寿命受损。当电场或电流击穿LED的PN结时，LED内部完全破坏造成死灯。在LED封装生产线，所有设备都要求接地，一般接地电阻为4Ω，要求高的场所接地电阻为≤2Ω。LED应用流水线设备和人员接地不良也会造成LED损坏。按照LED使用手册标准规定，LED引线距胶体应不少于3～5mm进行弯脚或焊接，但大多数应用企业做不到，仅相隔一块PCB板的厚度(≤2mm)进行焊接，也会对LED造成损害。过高的焊接温度使芯片特性变坏，降低发光效率，甚至死灯。尤其是一些小企业采用40W普通烙铁手工焊接，无法控制焊接温度，烙铁温度一般在300℃～400℃，LED引线高温膨胀系数比150℃左右的膨胀系数高几倍，内部的金丝焊点会因热胀冷缩将焊接点拉开，造成死灯。
 2、LED器件内部连接线开路
  支架排的优劣是影响LED性能的关键。支架排采用铜或铁经精密模具冲压而成，由于铜材较贵，大多采用冷轧低碳钢冲压LED支架排，铁支架排镀银。镀银的作用有两点：(1)防止氧化生锈;(2)方便焊接。因为每年都有一段时间空气湿度大，容易造成电镀差的金属件生锈，使LED元件失效。封装好的LED会因镀银层太薄而附着力不大，焊点脱离支架造成死灯。另外，封装的每道工序必须严格操作，任何环节的疏忽都会造成死灯。
  固晶工序，胶量必须恰到好处，固晶胶点不能过多或过少，多点了胶会返到芯片金垫上造成短路，而少点了胶芯片黏不牢，散热性能变差。
  焊接工序，要适当配合金丝球焊机的压力、温度、时间、功率参数，一般固定时间，而调节其他三个参数。应适中调节压力，过大易压碎芯片，太小又易虚焊。焊接温度一般在280℃。功率调节是指超声波功率调节，过大过小都不好，以适中为度。金丝球焊机参数的调节，以焊接好的材料用推拉力机检测不小于10g为合格。
 3、大功率LED可靠性测试与评估
  大功率LED器件与封装结构和工艺相关的失效模式有光失效(如灌封胶黄化、光学性能劣化等)、电失效(如短路断路)和机械失效(如引线断裂、脱焊等)。以平均失效时间定义LED的使用寿命，一般指LED的输出光通量衰减为初始值的70%的使用时间(用于显示屏一般为初始值的50%)。通常采取加速环境试验的方法进行可靠性测试和评估，测试内容包括高温储存(100℃，1000h)、高温高湿(85℃/85%，1000h)、低温储存(-55℃，1000h)、高低温循环(85℃～-55℃)、冷热冲击、抗溶性、耐腐蚀性、机械冲击等。
 四、固态照明对大功率LED封装的要求
  在固态照明领域的应用LED对大功率白光LED封装提出新的挑战，在提高散热效率、驱动控制系统优化、配光设计方面也有大的提升空间。
 1、进一步提升发光效率
  LED的理论发光效率达到300lm/W以上，目前试验室大功率白光LED的发光效率超过150lm/W，而量产、性价比高的大功率白光LED发光效率仅在70～100lm/W左右，没有充分发挥出节能优势。因此，发光芯片的效率有待提高，还要从结构设计、材料技术及工艺技术等方面入手，完善封装工艺。
 2、进一步提升光谱质量
  人眼习惯于太阳发出的连续光谱的光，目前白光LED光谱的不连续性，尤其是荧光粉转化的白光LED存在色温偏高、显色性不高等问题。开发高显指和宽光谱的LED光源，满足照明对光源质量的高要求。
 3、进一步提高光色一致性
 大功率白光LED需要保持良好的发光效率稳定性，不能衰减过快，也不能因为长时间使用，白光颜色发生黄变影响光色质量。
 4、进一步降低成本
 
LED灯具市场化价格是关键。目前大功率LED室内照明灯具光源部分占成本较大比重，初次购买成本约为传统照明灯具的5～10倍。采用新型封装结构和技术，提高光效/成本比，降低大功率LED的单位流明成本。
  总之，LED封装是一门涉及光学、热学、机械、电学、力学、材料、半导体等多学科的研究课题。我国每年智能照明产品的需求超过100万盏，目前已有“智慧城市”试点193个，通过与数字、互联网和物联网等新技术的结合，智能化照明紧随智慧城市的建设而大放异彩。必须采用新思路、新工艺、新材料来改进大功率白光LED的封装，发挥出LED光源节能、环保、安全、舒适等优越性，才能真正带来一场照明产业革命

在安排测试筛选先后次序时，有两种方案：
 a)方案1：将不产生连环引发效果的失效模式筛选放在前面，将可以与其他失效模式产生连环引发效果的失效模式筛选放在后面。
b)方案2：将可以与其他失效模式产生连环引发效果的失效模式筛选放在前面，将不产生连环引发效果的失效模式筛选放在后面。