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led灯珠是LED应用的最基本的形态,LED封装的各种技术、方法、流程、设备、包装的外形与后续的下游LED的应用方式和应用范围直接相关,往往LED的封装技术的革新给LED行业带来深刻的变化。

以下,分别从流程、方式、设备和外形尺寸开始初步说明。

一、LED封装技术

其实这是比较一般的论题,它可以包括多方面LED封装方面的知识,在这里只是粗略地关联着。

LED封装技术的基本内容和追求的目标:提高出光效率、高光色性能和设备可靠性

提高发射效率

LED封装的出射效率一般达到80~90%。

选择透明度高的封装材料:透明度≥95%(1mm厚度)、折射率1.5以上等。

2选择高激发效率、高显性的荧光体,粒子尺寸适宜。

③芯片基板(反射杯)必须具有高反射率、出光率高光学设计外形。

④选择适当的包装过程,特别是涂层过程。

高光色性能

LED主要的光颜色技术参数是高度、灰度、色温、着色性、色差、光闪烁等。

着色指数CRI≥70(室外)≥80(室外)≥90(美术馆等)。

色容许差≤3SDCM≤5SDCM(全寿命期间)

在包装上使用多基色的组合来实现,重点改善LED辐射的光谱量分布SPD,接近太阳光的光谱量分布。必须重视量子点荧光体的开发和应用,实现更好的光颜色质量。

设备可靠性

LED可靠性包括不同条件LED下设备性能的变化和各种失效模式机制((LED封装材料的降解、综合应力的影响等),这主要涉及可靠性的特性评估值的寿命,现在LED设备寿命一般为3~5个小时,可以达到5~10万小时。

1选择合适的包装材料:结合力大,应力小,协调好,气密性好,耐温,耐湿(低吸水性),抗紫外线等。

②封装散热材料:高导热率和高导电率的基板、高导热率、高导电率和高强度的固晶材料、应力小。

③合适的包装技术:填料、压接、包装等结合力强,应力小,结合一致。

网络上的这个资源,对LED封装方面的知识比较全面,大家可以有时间去看。LED封装技术-中国LED在线

结构截面图

二、LED封装进程

LED封装一般来说,LED在芯片的电极上连接外线的同时,保护LED芯片,起到提高光取出效率的作用。关键工序有齿条、压焊、包装。

流程如下。

1、芯片检查

镜检:材料表面有无机械损伤及麻点麻坑

芯片尺寸和电极尺寸是否符合工艺要求。电极图案是否完整

2、扩展表

LED由于芯片在实况录音后的密切间隔也很小,所以对后工序的操作不利。用扩片机扩张粘结芯片的膜,LED将芯片的间距延长到约0.6mm。虽然可以手工扩张,但是很容易引起芯片掉落、浪费等不良问题。

3、点胶机

LED银橡胶或绝缘胶在支架的对应位置。工艺的难点在于点胶量的控制,胶体的高度,点胶体位置有详细的工艺要求。银明胶和绝缘胶对储藏和使用有严格的要求,所以银明胶的闹钟、搅拌、使用时间都是工艺上必须注意的事项。

4、制橡胶

与点胶机相反,使用点胶机LED在背面电极涂上银胶后,将银胶附着在背部LED安装在支架上。橡胶制备的效率远高于点橡胶,但并不是所有的产品都适合橡胶制备过程。

5、手刺片

扩展后LED将芯片放置在贴片表的夹子上,LED将支架放置在钳子下,在显微镜下LED用针将芯片刺入各自的位置。手工制作的芯片比自动机架有好处,适用于任何时候都容易更换不同芯片、需要安装多个芯片的产品。

6、自动挂载

自动机架实际上是由粘合剂和芯片安装两个大步骤组合而成的,LED在支架上点上银胶,真空吸嘴用芯片将移动位置吸上去,放置在相应的支架位置。自动机架在技术上主要熟悉设备的操作编程,同时应调整设备的粘接剂和安装精度。在吸附喷嘴的选择中,LED为了防止对芯片表面的损伤,必须尽量选择橡胶吸附喷嘴,特别是兰绿色芯片必须使用橡胶。因为喷嘴会伤害芯片表面的电流扩散层。

7、烧结

烧结的目的是使银橡胶硬化,烧结要求监视温度,防止批量性不良。银凝胶烧结的温度一般控制在150°C,烧结时间为2小时。根据实际情况可以调整1小时到170℃。绝缘胶一般为150℃,1小时。

银橡胶烧结烤箱应按照工艺要求每隔2小时打开烧结的产品进行更换,中间不得随意打开。烧结烤箱不能用于其他用途,防止污染。

8、压接

以焊接为目的将电极引出LED芯片,完成产品内外引线的连接作业。在LED的焊接过程中,有金丝球焊接和铝线焊接两种。右图是铝线的焊接过程,首先LED在芯片电极上按第一点,然后将铝线拉到对应的支架上,按第二点后撕毁铝线。金属丝球焊接过程在按第一点之前先烤球,剩下的过程类似。焊接是LED封装技术重要的一环,技术上主要需要监视的是焊接金线弧形、焊接点形状、拉伸力。焊接过程的深入研究涉及到金丝材料、超声功率、焊接压力、刀具选择、刀具运动轨迹等多方面的问题。

9、点胶机包装

LED的包装主要有橡胶、填充、冲压三种。基本上工艺控制的难点是气泡、多欠料、黑点。设计上主要是材料的选择型,选择良好的环氧和支架。一般来说,TOp-LED和Side-LED适用于点胶机封装。手动点胶机封装对操作级别有高要求,主要难点是点胶机的控制。环氧因为在使用中会变浓。白光LED的点凝胶还存在由于荧光体的沉淀而产生光色差的问题。

10、填充包装

LampLED的包装采用填充形式。填充过程是LED在向成型腔内注入液体环氧后,插入焊接的LED支架,放入烤箱使环氧硬化后,将LED从空腔中脱出成形。

11、芯片包装

将焊有焊料的LED座放入模具中,用油压机对上下两种类型进行模压后抽真空,将固体环氧放入注通道的入口加热用液压顶杆中压入模具通道,沿着环氧通道进入各LED成型槽并固化。

12、硬化和后硬化

硬化是指封装环氧的硬化,通常环氧硬化条件是135℃,1小时。冲压包装一般为150°C,4分钟。

13、后硬化

后硬化是为了一边使环氧充分硬化一边使LED热老化。后硬化对于提高环氧和支架粘接强度非常重要。一般条件是120°C,4小时。

14、切筋以及现场直播

LED因为在制造中被连结,Lamp封装LED使用切筋切断支架的连接筋LED。SMD-LED在一张pCB基板上,为了完成分离作业,需要实况录音机。

15、测试

测试LED的光电参数,在检查外形尺寸的同时,根据客户的要求对产品进行筛选。

16、包装

对成品进行计数包装。超高亮LED需要防静电包装。

LED封装步骤

三、LED封装方式、结构

LED光集成封装结构现在有30种以上,朝向系统集成封装,是将来封装技术的发展方向。

(1)COB集成封装

COB集成封装具有现有MCOB、COMB、MOFB、MLCOB等30种以上的封装结构形式,COB封装技术正在成熟,其优点是低成本。COB封装现在占LED光源的约40%左右的市场,光效率达到160~178lm/w,热阻达到2°C/w,COB封装最近是LED封装的发展趋势。

COB

(2)晶圆级包装

晶片级的封装仅为从外延制作LED装置所需的一次死板,LED照明是需要光源的多系统集成封装形式,一般来说基板采用硅材料,不需要固晶或压接,进行点橡胶成形形成系统集成包,其优点是可靠性好、成本低、封装技术发展方向之一。

(3)COF集成封装

COF集成封装是在柔性基板上大面积组装的中功率LED芯片,具有高导热、薄层柔软性、低成本、出光均匀、高光效、可弯曲的面光源等优点,线光源能够提供面光源和三维光源的各种LED产品,能够满足LED现代照明可满足个性化照明要求,也可作为通用包装组件使用,市场前景看好。

COF

(4)LED模块集成封装化

模块化集成封装通常具有LED芯片、驱动电源、控制部IP地址、部件等总称为系统集成封装LED模块、材料的节约、成本的降低、标准化生产、维护的容易化等许多优点,是LED封装技术发展的方向。

(5)覆晶封装技术

涂层封装技术从芯片、基板、凸起形成空间,这样封装的芯片具有体积小、性能高、布线短等优点,采用陶瓷基板、涂覆芯片、共晶过程、直接压接等,实现高输出照明性能的要求。

金锡合金将芯片压接在基板上,代替以往的银橡胶工艺,将“直接压接”取代以往的回流焊,具有优秀的导电效果和热传导面积。这个封装技术是大功率LED包装的重要发展趋势。

(6)无包装芯片技术

免封装技术是技术的集成,采用逆芯片,不使用固晶橡胶,金线和支架是半导体封装技术70的工艺形成之一。

PFC无包装芯片产品的光效率提高到200lm/w,在发光角度大于300度的超广角全周光设计中,不使用二次光学透镜,减少光效率的损失,降低成本,但必须投入昂贵的设备。

PFC新产品的主力LED照明市场尤其应用于蜡烛灯,不仅可以模拟钨丝灯的造型,还可以突破散热体积的限制。

(7)LED其他封装结构形式

①EMC封装结构:嵌入式集成封装形式(EmbededLEDChip)不能直接看到LED光源。

②EMC封装技术:(Epoxy Molding Component)环氧塑封料作为支架封装技术具有高耐热性、高集成度、UV电阻、小型化等优点,但密封性差,目前正在批量生产。

③COG封装:ChipOn Glass)在玻璃基板上放置LED芯片进行包装。

④QFN封装技术:小间距显示像素单元小于p.1时,采用代替pLCC结构的封装形式,市场前景明朗。

⑤3D封装技术:正在开发三维立体封装技术。

⑥功率框架封装技术:(Chip-in-Frame Package)在小帧中封装功率LED芯片,产业化光效率达到160~170lm/w,达到200lm/w以上。

四,LED封装尺寸(形状)

表贴式SMD、DIP、表贴是一般所说的贴片式,是贴片式,但本文主要介绍贴片珠的规格尺寸和命名。

在单颗LED封装之后通常以其尺寸命名,例如:3528、50500603、0805、3020335023535、3838等,这些简称是具体的规格型号,但需要注意的是,既有英文的,也有公制的,单位没有完全统一。

注:1英寸=2.53999918厘米(厘米),通常取法:1 inch=25.4mm

根据上述表格进行简单说明。举例说明LED贴片常见的规格型号及其含义。0603、0805、3528、5050是指表贴型SMD LED的尺寸尺寸,即对应的规格。

例如,0603指长度0.06英寸、宽度0.03英寸。相应的主图像方法表示1608,即LED元件的长度为1.6mm,宽度为0.8mm。公制叫法1608、英制叫法0603。

0805对应的女仆法表示2012、即LED元件的长度为2.0mm、宽度为1.2mm。公制叫法2012,英制叫法是0805。但是请注意3528和5050单位是公制的。

1210:换算成公制3528,即LED表示元件的长度为3.5mm,宽度为2.8mm。业界简称3528,英制称呼1210。

3528:这是表包装后LED元件的长度为3.5mm、宽度为2.8mm的公制叫法。业界简称3528。

505050:这个是表包装后LED元件的长度5.0mm,宽度5.0mm的公家制的叫法。业界简称5050。