LED生產工藝及封裝技術

一、生產工藝

1.工藝：

a) 清洗：採用超聲波清洗PCB或LED支架，並烘乾。
b) 裝架：在LED管芯（大圓片）底部電極備上銀膠後進行擴張，將擴張後的管芯（大圓片）安置在刺晶台上，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，隨後進行燒結使銀膠固化。
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，一般採用鋁絲焊機。（製作白光TOP-LED需要金線焊機）
d)封裝：通過點膠，用環氧將LED管芯和焊線保護起來。在PCB板上點膠，對固化後膠體形狀有嚴格要求，這直接關係到背光源成品的出光亮度。這道工序還將承擔點螢光粉（白光LED）的任務。
e)銲接：如果背光源是採用SMD-LED或其它已封裝的LED，則在裝配工藝之前，需要將LED銲接到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及出光均勻性是否良好。

包裝：將成品按要求包裝、入庫。

二、封裝工藝

1. 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，並且起到提高光取出效率的作用。關鍵工序有裝架、壓焊、封裝。

2. LED封裝形式
LED封裝形式可以說是五花八門，主要根據不同的應用場合採用相應的外形尺寸，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。

3. LED封裝工藝流程

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
由於LED芯片在劃片後依然排列緊密間距很小（約0.1mm），不利於後工序的操作。我們採用擴片機對黏結芯片的膜進行擴張，是LED芯片的間距拉伸到約0.6mm。也可以採用手工擴張，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。（對於GaAs、SiC導電襯底，具有背面電極的紅光、黃光、黃綠芯片，採用銀膠。對於藍寶石絕緣襯底的藍光、綠光LED芯片，採用絕緣膠來固定芯片。）工藝難點在於點膠量的控制，在膠體高度、點膠位置均有詳細的工藝要求。由於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塗在LED背面電極上，然後把背部帶銀膠的LED安裝在LED支架上。備膠的效率遠高於點膠，但不是所有產品均適用備膠工藝。

5）手工刺片
將擴張後LED芯片（備膠或未備膠）安置在刺片台的夾具上，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，便於隨時更換不同的芯片，適用於需要安裝多種芯片的產品.

 6）自動裝架
自動裝架其實是結合了沾膠（點膠）和安裝芯片兩大步驟，先在LED支架上點上銀膠（絕緣膠），然後用真空吸嘴將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整。在吸嘴的選用上儘量選用膠木吸嘴，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
燒結的目的是使銀膠固化，燒結要求對溫度進行監控，防止批次性不良。
銀膠燒結的溫度一般控制在150℃，燒結時間2小時。根據實際情況可以調整到170℃，1小時。
絕緣膠一般150℃，1小時。
銀膠燒結烘箱的必須按工藝要求隔2小時（或1小時）打開更換燒結的產品，中間不得隨意打開。燒結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，完成產品內外引線的連接工作。
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，壓上第二點後扯斷鋁絲。金絲球焊過程則在壓第一點前先燒個球，其餘過程類似。
壓焊是LED封裝技術中的關鍵環節，工藝上主要需要監控的是壓焊金絲（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。兩種不同的劈刀壓出的焊點，在微觀結構上存在差別，從而影響著產品質量。我們在這裡不再累述。

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，選用結合良好的環氧和支架。（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，因為環氧在使用過程中會變稠。白光LED的點膠還存在螢光粉沉澱導致出光色差的問題。

10）灌膠封裝
Lamp-LED的封裝採用灌封的形式。灌封的過程是先在LED成型模腔內注入液態環氧，然後插入壓焊好的LED支架，放入烘箱讓環氧固化後，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並抽真空，將固態環氧放入注膠道的入口加熱用液壓頂桿壓入模具膠道中，環氧順著膠道進入各個LED成型槽中並固化。

12）固化與後固化

固化是指封裝環氧的固化，一般環氧固化條件在135℃，1小時。模壓封裝一般在150℃，4分鐘。

後固化是為了讓環氧充分固化，同時對LED進行熱老化。後固化對於提高環氧與支架（PCB）的粘接強度非常重要。一般條件為120℃，4小時。

13）切筋和劃片
由於LED在生產中是連在一起的（不是單個），Lamp封裝LED採用切筋切斷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。

14）測試
測試LED的光電參數、檢驗外形尺寸，同時根據客戶要求對LED產品進行分選。

15）包裝
 將成品進行計數包裝。超高亮LED需要防靜電包裝。