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1、,陈让琴 2012年5月,LED封装技术,一、LED芯片结构 二、LED支架介绍 三、固晶焊线,2.1 LED芯片结构,LED的封装工艺有其自己的特点。对LED封装前首先要做的是控制原物料。因为许多场合需要户外使用，环境条件往往比较恶劣，不是长期在高温下工作就是长期在低温下工作，而且长期受雨水的腐蚀，如LED的信赖度不是很好，很容易出现瞎点现象，所以注意对原物料品质的控制显得尤其重要。,LED芯片是半导体发光器件LED的核心部件，它主要由砷(AS)、铝(AL)、镓(Ga)、铟(IN)、磷(P)、氮(N)、锶(i)这几种元素中的若干种组成。, 芯片按发光亮度分类可分为：一般亮度：R(红色 655
2、nm)、H ( 高红697nm )、G ( 绿色565nm )、Y ( 黄色585nm )、E(桔色 635nm )高亮度：VG (较亮绿色 565nm )、VY(较亮黄色 585nm )、SR( 较亮红色 660nm )；超高亮度：UGUYURUYSURF等, 芯片按组成元素可分为：二元晶片(磷镓)：HG等； 三元晶片(磷镓 砷)：SR(较亮红色660nm)、 HR (超亮红色660nm)、UR(最亮红色 660nm)等；, 四元晶片(磷铝镓铟)：SRF( 较亮红色 )、HRF(超亮红色 )、URF(最亮红色 630nm)、VY(较亮黄色585nm)、HY(超亮黄色 595nm)、UY(最亮
3、黄色 595nm)、UYS(最亮黄色 587nm)、UE(最亮桔色 620nm)、HE(超亮桔色 620nm)、UG (最亮绿色 574nm) LED等。, 发光二极管芯片制作方法和材料的磊晶种类： 1.LPE： 液相磊晶法 GaP/GaP； 2.VPE： 气相磊晶法 GaAsP/GaAs； 3.MOVPE：有机金属气相磊晶法) AlGaInP、GaN,4.SH：单异型结构 GaAlAs/GaAs； 5.DH：双异型结构 GaAlAs/GaAs 6.DDH：双异型结构 GaAlAs/GaAlAs。不同LED芯片，其结构大同小异，有外延用的芯片基板( 蓝宝石基板、碳化硅基板等) 和掺杂的外延半导
4、体材料及透明金属电极等构成。,2.1.1 LED单电极芯片,2.1.2 LED双电极芯片,2.1.3 LED晶粒种类简介,2.1.4 LED衬底材料的种类,对于制作LED芯片来说，衬底材料的选用是首要考虑的问题。应该采用哪种合适的衬底，需要根据设备和LED器件的要求进行选择。, 蓝宝石（Al2O3） 硅 （Si） 碳化硅（SiC）,一、蓝宝石衬底,蓝宝石衬底有 许多的优点：,1.生产技术成熟、器件质量较好,2.稳定性很好，能够运用在高温生长过程中;,3.机械强度高，易于处理和清洗。,三种衬底材料：,蓝宝石衬底 存在的问题：,1.晶格失配和热应力失配，会在外延层中产生大量缺陷；,2.蓝宝石是一种
5、绝缘体，在上表面制作两个电极，造成了有效发光面积减少； 3.增加了光刻、蚀刻工艺过程，制作成本高。,蓝宝石的硬度非常高, 在自然材料中其硬度仅次于金刚石, 但是在LED器件的制作过程中却需要对它进行减薄和切割(从400nm减到100nm左右)。添置完成减薄和切割工艺的设备又要增加一笔较大的投资。,蓝宝石衬底导热性能不是很好(在100约25W/mK) ，制作大功率LED往往采用倒装技术(把蓝宝石衬底剥离或减薄)。,二、硅衬底,硅是热的良导体，所以器件的导热性能可以明显改善，从而延长了器件的寿命。,硅衬底芯片电极采用两种接触方式:,V接触(垂直接触),L接触(水平接触),三、碳化硅衬底,碳化硅衬底
6、（CREE公司专门采用SiC材料作为衬底）的LED芯片，电极是L型电极，电流是纵向流动的。采用这种衬底制作的器件的导电和导热性能都非常好，有利于做成面积较大的大功率器件。,碳化硅的导热系数为490W/mK，要比蓝宝石衬底高出10倍以上。,碳化硅制造成本较高，实现其商业化还需要降低相应的成本。,缺点,优点,除了以上三种常用的衬底材料之外，还有GaAS、AlN、ZnO等材料也可作为衬底，通常根据设计的需要选择使用。,2.1.5 LED芯片的制作流程,某芯片厂家蓝光LED的上游制作流程如下：,2.1.6 制作LED磊芯片方法的比较,2.1.7 常用芯片简图 （在此只给出几种）,一、单电极芯片,二、双
7、电极芯片,P极（）,正极P（）,负极N（）,2.2 LED支架介绍,支架的作用：用来导电和支撑晶片。 支架的组成：一般来说是由支架素材经过电镀而形成，由里到外是素材、铜、镍、铜、银这五层所组成。,一、LED支架图,大功率支架图,3528支架图,5050支架图,5mm*5mm*1.6mm,3.5mm*2.8mm*1.9mm,3528 TOP 单晶支架,3528 TOP 三晶支架,5050 TOP 支架,HB1008与HB1008B支架图,HB1008与HB1008B连片图,1020W LED 支架 可固多晶（48晶片）,50100W LED 支架 可固多晶（最多100晶片）,二、LED支架材质,
8、注：1.外度三层； 2.外度四层；3.铁才和铜材价格差别较大。,三、支架供货商管控相关条件,2.2.2 LED支架进料检验内容,LED-SMD封装工艺流程,支架检 查清洗,烤荧光胶,焊线,烘烤,固晶,扩晶,封胶,检测,短烤,长烤,脱粒,分光分色,编带,真空包装,配胶,点荧光胶,配粉,白光,检验,银胶或 绝缘胶,金线 （合金线）,3. LED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,3. LED封装工艺说明,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。
9、我们采用扩晶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。,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。）,3. LED封装工艺说明,3. LED封装工艺说明,3、1点胶 不正确位置正确位置,3. LED封装工艺说明,3、1点胶,胶量过多,正确胶量,3. LED封装工艺说明,4、固晶不图良片,晶片表面粘胶 影响焊线作业,银胶过高 造成晶片IR增加,银胶过少 造成晶片松脱,漏固,晶片刮伤 影响焊线作业,双晶片 影响成品电性,晶片倒置 无法焊线,晶片倾斜 影响焊线,晶片破损 影响成品电性,位置偏移 影响成品光性,3. LED封装工艺说明,5、烘烤的目的是使银胶固化，烘烤要求对温度进行监控，防止批次性不良 银胶烘烤的温度一般控制在150，烧结时间15小时。 绝缘胶一般150，15小时。 烘烤箱在烘烤产品过程中的必须按工艺要求烘烤，中间不得随意打开。烘烤箱不得再其他用途，防止污染,3. LED封装工艺说明,5、焊线不良图片,3. LED封装工艺说明,Thank You !,陈让琴,
