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

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。

13、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。

14、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。

15、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。

16、包装

将成品进行计数包装，蓝/白/绿超高亮LED需要防静电包装。

LED结温产生的原因及降低结温的途径

1、什么是LED的结温？

LED的基本结构是一个半导体的P—N结。实验指出，当电流流过LED元件时，P—N结的温度将上升，严格意义上说，就把P—N结区的温度定义为LED的结温。通常由于元件芯片均具有很小的尺寸，因此我们也可把LED芯片的温度视之为结温。

2、产生LED结温的原因有哪些？

在LED工作时，可存在以下五种情况促使结温不同程度的上升：

A、元件不良的电极结构，视窗层衬底或结区的材料以及导电银胶等均存在一定的电阻值，这些电阻相互垒加，构成LED元件的串联电阻。当电流流过P—N结时，同时也会流过这些电阻，从而产生焦耳热，引致芯片温度或结温的升高。

B、由于P—N结不可能极端完美，元件的注人效率不会达到100％，也即是说，在LED 工作时除P区向N区注入电荷(空穴)外，N区也会向P区注人电荷(电子)，一般情况下，后一类的电荷注人不会产生光电效应，而以发热的形式消耗掉了。即使有用的那部分注入电荷，也不会全部变成光，有一部分与结区的杂质或缺陷相结合，最终也会变成热。

C、实践证明，出光效率的限制是导致LED结温升高的主要原因。目前，先进的材料生长与元件制造工艺已能使LED极大多数输入电能转换成光辐射能，然而由于LED芯片材料与周围介质相比，具有大得多的折射系数，致使芯片内部产生的极大部分光子(>90％)无法顺利地溢出介面，而在芯片与介质介面产生全反射，返回芯片内部并通过多次内部反射最终被芯片材料或衬底吸收，并以晶格振动的形式变成热，促使结温升高。

D、显然，LED元件的热散失能力是决定结温高低的又一个关键条件。散热能力强时，结温下降，反之，散热能力差时结温将上升。由于环氧胶是低热导材料，因此P—N结处产生的热量很难通过透明环氧向上散发到环境中去，大部分热量通过衬底、银浆、管壳、环氧粘接层，PCB与热沉向下发散。显然，相关材料的导热能力将直接影响元件的热散失效率。一个普通型的LED，从P—N结区到环境温度的总热阻在300到600℃／w之间，对于一个具有良好结构的功率型LED元件，其总热阻约为15到30℃／W。巨大的热阻差异表明普通型LED元件只能在很小的输入功率条件下，才能正常地工作，而功率型元件的耗散功率可大到瓦级甚至更高。

3、降低LED结温的途径有哪些？

A、减少LED本身的热阻；

B、良好的二次散热机构；

C、减少LED与二次散热机构安装介面之间的热阻；

D、控制额定输入功率;

E、降低环境温度

LED的输入功率是元件热效应的唯一来源，能量的一部分变成了辐射光能，其余部分最终均变成了热，从而抬升了元件的温度。显然，减小LED温升效应的主要方法，一是设法提高元件的电光转换效率（又称外量子效率），使尽可能多的输入功率转变成光能，另一个重要的途径是设法提高元件的热散失能力，使结温产生的热，通过各种途径散发到周围环境中去。

LED产品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产品支架，并烘干。

b)装架：在LED产品管芯（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产品支架相应的焊盘上，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产品管芯上，以作电流注入的引线。LED产品直接安装在PCB上的，一般采用铝丝焊机。（制作白光TOP-LED产品需要金线焊机）

d)封装：通过点胶，用环氧将LED产品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产品）的任务。

e)焊接：如果背光源是采用SMD-LED产品或其它已封装的LED产品，则在装配工艺之前，需要将LED产品焊接到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产品的封装的任务

是将外引线连接到LED产品芯片的电极上，同时保护好LED产品芯片，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产品封装形式

LED产品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产品按封装形式分类有Lamp-L ED产品、TOP-LED产品、Side-LED产品、SMD-LED产品、High-Power-LED产品等。

3. LED产品封装工艺流程

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产品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产品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产品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产品芯片，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。

d)备胶

和点胶相反，备胶是用备胶机先把银胶涂在LED产品背面电极上，然后把背部带银胶的LED产品安装在LED产品支架上。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产品芯片（备胶或未备胶）安置在刺片台的夹具上，LED 产品支架放在夹具底下，在显微镜下用针将LED产品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产品支架上点上银胶（绝缘胶），然后用真空吸嘴将LED产品芯片吸起移动位置，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产品芯片表面的损伤，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产品芯片上，完成产品内外引线的连接工作。

LED产品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产品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产品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。

i)点胶封装

LED产品的封装主要有点胶、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产品无法通过气密性试验）如右图所示的TOP-LED 产品和Side-LED产品适用点胶封装。手动点胶封装对操作水平要求很高（特别是白光LED产品），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产品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产品的封装采用灌封的形式。灌封的过程是先在LED产品成型模腔内注入液态环氧，然后插入压焊好的LED产品支架，放入烘箱让环氧固化后，将LED产品从模腔中脱出即成型。

k)模压封装

将压焊好的LED产品支架放入模具中，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产品成型槽中并固化。

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产品进行热老化。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产品在生产中是连在一起的（不是单个），Lamp封装LED产品采用切筋切断L ED产品支架的连筋。SMD-LED产品则是在一片PCB板上，需要划片机来完成分离工作。

o)测试

测试LED产品的光电参数、检验外形尺寸，同时根据客户要求对LED产品产品进行分选。

p)包装

将成品进行计数包装。超高亮LED产品需要防静电包装。

一、LED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管芯底部电极备上银胶后进行扩张，将扩张后的管芯安置在刺晶台上，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。

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

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，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。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和安装芯片两大步骤，先在LED支架上点上银胶，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，如金丝材料、超声功率、压焊压力、劈刀选用、劈刀运动轨迹等等。

9、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。一般情况下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，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。