led封装技术介绍max

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1、LEDLED封装技术介绍封装技术介绍 正装结构与倒装结构正装结构与倒装结构 封装封装工艺流程工艺流程 目录目录 1 2 3 4 LED封装的概述封装的概述 LED芯片主要芯片主要的的两种流派结构两种流派结构介绍介绍 LED两种芯片结构的封装工艺流程两种芯片结构的封装工艺流程及技术及技术 5 国内外国内外LED封装产业总体发展分析封装产业总体发展分析 国内外重点国内外重点LED封装封装企业企业的产品及技术的产品及技术分析分析 研发低热阻、优异光 学特性、高可靠的封装 技术是新型LED走向实 用、走向市场的产业化 必经之路。 LED技术大都是在半 导体分离器件封装技术 基础上发展与演变而来 的。将

2、普通二极管的管 芯密封在封装体内，起 作用是保护芯片和完成 电气互连。 LED芯片只是一块很 小的固体，它的两个电极 要在显微镜下才能看见， 需加入电流之后它才会发 光。 在制作工艺上，除了 要对LED芯片的两个电极 进行焊接，从而引出正极、 负极之外，同时还需要对 LED芯片和两个电极进行 保护。 LED的封装是为了维护本 身的气密性，并保护不受周围 环境中湿度与温度的影响，以 及防止组件受到机械振动、冲 击产生破损而造成组件特性的 变化。因此，封装的目的有下 列几点： (1) 防止湿气等由外部侵入； (2) 以机械方式支持导线； (3) 有效地将内部产生的热排出； (4) 提供能够手持的形

3、体。 LED封装概述封装概述 封装的封装的 必要性必要性 封装封装 的的作用作用 封装封装 的的目的目的 LED芯片主要的两种流派结构介绍芯片主要的两种流派结构介绍 LED 正装芯片是最早出现的芯片结构，也是小功率芯片中普遍使用的芯 片结构。正装结构，上面通常涂敷一层环氧树脂，下面采用蓝宝石为衬底， 电极在上方，从上至下材料为：P-GaN、发光层、N-GaN、衬底。 正装结构有源区发出的光经由P型GaN区和透明电极出射，采用的方法 是在P型GaN上制备金属透明电极，使电流稳定扩散，达到均匀发光的目的。 正 装 结 构正 装 结 构 介 绍介 绍图表图表 1：LED正装结构示意图正装结构示意图

4、LED芯片主要的两种流派结构介绍芯片主要的两种流派结构介绍 蓝宝石衬底的正装 结构LED以工艺简单、 成本相对较低一直是 GaN基LED的主流结构。 目前大多数企业仍采用 这种封装结构，在我国 LED生产技术较国际水 平仍有一定差距的情况 下，多数企业为节约生 产与研发成本，仍在采 用正装封装技术，正装 结构LED在国内市场上 仍有很大的市场。 LED正装结构正装结构 优缺点优缺点 应用现状应用现状 该结构简单，制作 工艺相对成熟。然而 正装结构LED有两个 明显的缺点，首先正 装结构LED p、n电极 在LED的同一侧，电 流须横向流过N-GaN 层，导致电流拥挤， 局部发热量高，限制 了驱

5、动电流；其次， 由于蓝宝石衬底的导 热性差，严重的阻碍 了热量的散失。 LED芯片主要的两种流派结构介绍芯片主要的两种流派结构介绍 倒装芯片焊接（Flip-chip Bonding）技术是一种新兴的微电子封装技术，它将工 作面（有源区面）上制有凸点电极的芯片朝下，与基板布线层直接键合。是在芯片的P 极和N极下方用金线焊线机制作两个金丝球焊点，作为电极的引出机构，用金线来连接 芯片外侧和Si底板。LED芯片通过凸点倒装连接到硅基上。这样大功率LED产生的热 量不必经由芯片的蓝宝石衬底，而是直接传到热导率更高的硅或陶瓷衬底，再传到金 属底座。 倒倒 装 结 构装 结 构 介 绍介 绍图表图表 2：

6、LED倒倒装装结构示意图结构示意图 LED芯片主要的两种流派结构介绍芯片主要的两种流派结构介绍 LED倒倒装结构装结构 优优 缺缺 点点 优点：优点： 1、没有通过蓝宝石散热，从芯片PN极上的热量通过金丝球焊点 传到Si热沉，Si（硅）是散热的良导体，其散热效果远好于靠蓝 宝石来散热。故可通大电流使用； 2、尺寸可以做到更小，密度更高，能增加单位面积内的IO数量； 光学更容易匹配； 3、是散热功能的提升，使芯片的寿命得到了提升； 4、是抗静电能力的提升； 5、是为后续封装工艺发展打下基础。 2、倒装LED 颠覆了传统LED 工 艺，从芯片一直到封装，这样会 对设备要求更高，就拿封装才说， 能做

7、倒装芯片的前端设备成本肯 定会增加不少，这就设置了门槛， 让一些企业根本无法接触到这个 技术。 缺点：缺点： 1、倒装LED 技术目前在大功率的产品上和集成封装的优势更大， 在中小功率的应用上，成本竞争力还不是很强。 应应 用用 现现 状状 目前，做此类芯片的厂商还很少，目前，做此类芯片的厂商还很少， 对制造设备的要求比较苛刻，制造成对制造设备的要求比较苛刻，制造成 本还比较高。因此，在市场应用还不本还比较高。因此，在市场应用还不 是很广泛，但应用前景广阔。是很广泛，但应用前景广阔。 实际应用实际应用 LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术两种芯片结构的封装工艺流程及技术 LED正装结构的封装

8、正装结构的封装介绍介绍 引 脚 式 封 装 工 艺 流 程LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术两种芯片结构的封装工艺流程及技术 LED正装结构的封装正装结构的封装介绍介绍 固晶站固晶站 焊线站焊线站 灌胶站灌胶站 测试站测试站 分光站分光站 1W 大功率LED封装工艺流程 LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术两种芯片结构的封装工艺流程及技术 LED正装结构的封装正装结构的封装介绍介绍 1W 大功率LED封装工艺流程 LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术两种芯片结构的封装工艺流程及技术 LED正装结构的封装正装结构的封装介绍介绍 1W 大 功 率LED封 装 工 艺 流 程LED两种芯片结

9、构的封装工艺流程及技术两种芯片结构的封装工艺流程及技术 LED正装结构的封装正装结构的封装介绍介绍-固晶固晶 扩晶扩晶 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。 采用扩晶机 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。 扩晶机扩晶机 芯片检验芯片检验 镜检：材料表面是否有机械损伤及细微的坑洞。 LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术两种芯片结构的封装工艺流程及技术 LED正装结构的封装正装结构的封装介绍介绍-固晶固晶 点胶点胶 在LED支架的相应位置点上银胶或绝缘胶。工艺难

10、 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。 主要工艺说明主要工艺说明 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。 备胶备胶 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。 点 胶 与 备 胶点 胶 与 备 胶点点 胶胶 机机 备备 胶胶 机机 LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术两种芯片结构的封装工艺流程及技术 LED正装结构的封装正装结构的封装介绍介绍-固

11、晶固晶 固晶用的银胶固晶用的银胶 银胶应存放于冰箱冷冻，使用时，必须置于室 温下进行解冻90min以上。如果是大罐银胶，需回 温3h以上，回温完成后，需分装成小罐装后冷藏于- 5。 银胶还需要搅拌，回温后使用玻璃棒或不锈钢 棒进行搅拌，搅拌棒需用丙酮等溶液清洗干净。 完成固晶，需进行烘烤。烘烤条件：150，1h。 烤后推力测试应大于70g。 固晶机通过真空吸附吸起芯片，吸附时，芯片下面有一 个针头将芯片顶起，刚好由真空吸口吸住，带着芯片的真空 吸口摆90 到支架处，去真空，同时并给一点压力将芯片压在 银胶上，完成放置芯片，监控图像，及时调整芯片位置，及 时添加银胶和控制胶量大小。 固晶固晶 固

12、固 晶晶 机机 银银 胶胶 LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术两种芯片结构的封装工艺流程及技术 LED正装结构的封装正装结构的封装介绍介绍-焊线焊线 焊线焊线是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。 焊线机焊线机 LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术两种芯片结构的封装工艺流程及技术 LED正装结构的封装正装结构的封装介绍介绍-焊线焊线 金线焊线机的原理：金线焊线机的原理：利用温度、压力、超声波振荡的能量

13、在一定时间的配合下，完成引 线连接动作。焊接的过程是将金线末端采用电子打火棒打火烧结成金球，再利用焊针经 由超声波振荡能量在一定的焊接压力下让金球与焊垫产生相对的摩擦运动，并借由快速 摩擦产生的能量使金球与焊垫达到离子程度的熔接。 LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术两种芯片结构的封装工艺流程及技术 LED正装结构的封装正装结构的封装介绍介绍-焊线焊线 影响焊线的因数影响焊线的因数 第一焊点焊接时间 第一焊点功率 第一焊点压力 第二焊点焊接时间 第二焊点功率 第二焊点压力 弧线高度 反向弧度参数 弧度因素 线径尺寸（WS） 预加热时间 加热温度 焊区温度 尾线长度 焊接时劈刀离离芯片高度 压

14、线板压力 LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术两种芯片结构的封装工艺流程及技术 LED正装结构的封装正装结构的封装介绍介绍-焊线焊线 LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术两种芯片结构的封装工艺流程及技术 LED正装结构的封装正装结构的封装介绍介绍-焊线焊线 焊线的拉力测试焊线的拉力测试 拉力断点拉力断点 描述描述 可能原因可能原因 可能风险可能风险 A 一焊球与芯片焊垫 脱离 一焊参数不良或芯片焊垫氧化等 缺亮 B 线颈部位断裂 线颈受损变细 缺亮 C 线弧拉断 无 无风险 D 键合部位脱离 二焊参数不良 缺亮 E 二焊球与PCB脱离 二焊参数不良或金属镀层不良 缺亮 LED两种芯片结构的

15、封装工艺流程及技术两种芯片结构的封装工艺流程及技术 LED正装结构的封装正装结构的封装介绍介绍-点荧光点荧光 粉粉 普通的普通的LED芯片本身无法直接发出白光芯片本身无法直接发出白光 chip chip chip White light 三基色芯片发 光混合成白光 目前白光目前白光LED主要通过三种型式实现：主要通过三种型式实现： 采用红、绿、蓝三色LED组合发光，即多芯片白光LED； 采用蓝光LED芯片和黄色荧光粉，由蓝光和黄光两色互补得到白光，或用蓝光LED芯片配合红 色和绿色荧光粉，由芯片发出的蓝光、荧光粉发出的红光和绿光三色混合获得白光； 利用紫外LED芯片发出的近紫外光激发三基色荧光

16、粉得到白光。 LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术两种芯片结构的封装工艺流程及技术 LED正装结构的封装正装结构的封装介绍介绍-点荧光粉点荧光粉 配色原理配色原理 芯片发出的光颜色 荧光粉发光的颜色 LED最终颜色 影响光色的因素影响光色的因素 芯片的波长与光强 荧光粉的特性（色坐标位置） 荧光粉与胶水的比例 荧光粉胶的点胶量 搅拌条件，均匀度 荧光胶的粘度 点胶设备参数控制 添加剂的比例 （加强散射和吸收） LED芯片 LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术两种芯片结构的封装工艺流程及技术 LED正装结构的封装正装结构的封装介绍介绍-点荧光粉点荧光粉 色坐标唯一确定一个颜色，对应唯一的色温；但 色温不对应唯一色坐标。所以企业使用色坐标参 考led颜色，使用色温作为区分冷暖光。注：同一 色温下，仍有不同的颜色。 配粉胶的时候，粉量的多少和芯片大小有关。其他要求不变时，大芯片下需要加更多