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led工业工艺流程

led工业工艺流程

LED工业工艺流程

一、导电胶、导电银胶

导电胶是IED生产封装中不可或缺的一种胶水，其对导电银浆的要求是导电、导热性能要好，剪切强度要大，并且粘结力要强。

UNINWELL国际的导电胶和导电银胶导电性好、剪切力强、流变性也很好、并且吸潮性低。

特别适合大功率高高亮度LED的封装。

特别是UNINWELL的6886系列导电银胶，其导热系数为：

25.8剪切强度为：

14.7,堪称行业之最。

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

4.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

2扩片

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。

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。

（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。

）

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（备胶或未备胶）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（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。

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150C，烧结时间2小时。

根据实际情况可以调整到170C,1小时。

绝缘胶一般150C,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。

&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。

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135C,1小时。

模压封装一般在150C,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120C,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。

超高亮LED需要防静电包装

LED行业塑料导热材料与铝材料对比报告

LED结温升高时，发光材料的禁带宽度将减小，导致LED发生波长变长，颜色向红色偏移。

当LED结温不超过其临界温度时，正向压降随温度的变化是可逆的。

一旦LED的结温超过器件所能承受的最

高临界温度时，LED的光输出特性将会永久性的衰减。

□迪JISAquaLite

115Im大功率芯片

用子路*KRS道灯、射R日光灯管

囹LED是继白炽灯、荧光灯和HID灯之后的第四代新型光源。

LED光源的出现和发展，将引

发照明领域的一次革命，具有划时代的意义。

概括的讲，LED具有以下几方面的优点：

1LED是环保性能最好的光源。

LED的眩光少，光谱中没有多余的紫外线和红外线，不含汞等有害物质，在运输、安装和使用中不会破碎，废弃物可回收，没有污染。

2LED为固态冷光源，十分坚固耐用寿命非常长。

3单色性好，色彩鲜艳丰富，灯光清晰柔和，并且可任意混合，从而使光色变幻多端

4体积小，重量轻，应用灵活。

5响应速度快。

白炽灯加电后需140-200ms的时间才能达到设定亮度，而LED通电后无需热启动时间，灯亮时间仅约60ns。

6发光效率高，能量消耗低，较同样发光效率的白炽灯可节电80%

基于以上优点，LED灯具将会是照明行业的一大发展趋势，用于室内照明的大功率LED灯具在数

量上也将有很大的发展。

、LED灯具散热系统的作用

当电流通过LED时，其PN结的温度将升高。

结温的变化势必引起内部电子和空穴浓度、禁带宽度和电子迁移率等微观参数的变化，从而使LED的光输出、发光波长以及正向电压等宏观参数发生相

应的变化。

（禁带宽度是指一个能带宽度（单位是电子伏特（ev））.固体中电子的能量是不可以连续取值的，而是一些不连续的能带。

要导电就要有自由电子存在。

自由电子存在的能带称为导带（能导电）被束缚的电子要成为自由电子，就必须获得足够能量从而跃迁到导带，这个能量的最小值就是禁带宽度。

）

实验发现，当LED结温升高时，发光材料的禁带宽度将减小，导致LED发生波长变长，颜色向红色偏移。

当LED结温不超过其临界温度时，正向压降随温度的变化是可逆的。

一旦LED的结温超过器件所能承受的最高临界温度时，LED的光输出特性将会永久性的衰减。

下图为结温不同时，光输出与时间的关系，其中，红色为结温74°C，蓝色为结温为63°C

UseiLilifeofhighbngtiriesswluteLEDatdifferentoperatngt^niper£tLires

由图可见，当结温为74C时，光输出衰减到50%所需时间为2年，而结温为63C时，这一时间即增加到6年，可见结温对LED使用寿命的影响是非常巨大的。

综上所述，在LED灯具中，散热系统的作用就变的尤其重要。

目前市场上大功率LED室内照明灯

具的散热外壳基本全部为铝，塑料导热材料还处于初期起步阶段。

飞利浦MASTERLEDMR16新式

灯具成为了全球首例大功率LED应用，其铝制外壳被StanylTC导热塑料所取代，同样达到了散热的目的。

下面两张图片中的铝件虽然造型不同，起到的全部为散热作用，图一中灯具为大功率射灯，外壳为铝材料外表镀镍的散热系统，图二为蜡烛灯，中间部分为二次加工后用于散热的铝材料。

下面图片中为飞利浦公司推出的MASTERLEDMR16其散热外壳材料为帝斯曼公司开发的StanylTC导热塑料。

二、导热塑料作为散热系统材料的可行性

在散热系统方面，一直以来都是以铝作为材料。

塑料由于其导热系数很小，不能满足散热要求，所从未用在LED散热领域。

目前帝斯曼公司推出的新型导热塑料在保持一般塑料材料的优点基础上，增加了它的导热系数，使其导热系数达到一般塑料的10-50倍。

铝材料的导热系数在200W/（m・K），

关于材料导热系数与温度增加量的关系如下图所示：

由图可见，在导热系数小于5时，属于热传导受限的情况，这种情况下导热系数很小的变化都会造温度差很大的变化，一般的塑料导热系数都在1以下，所以如果用于散热系统将导致结温的迅速上

升，必然会降低LED灯具的使用寿命。

在导热系数大于5时，属于对流受限情况，由图可见当材料厚度在5mm及以下的情况下，导热系数对温度差的影响都是趋近于0,所以此时导热系数是5W/mK或者

200W/mK寸结温的影响已经相差不大了。

为了满足不同情况下对材料导热系数的要求，帝斯曼公司此次研发的新型导热塑料中材料的导热系数分不同等级，其中白色导热塑料的导热系数分别为2,4,6,

8,而黑色的导热塑料的导热系数分别为10,15,最高可达18W/mK可以满足一般大功率LED灯具对散热效果的要求。

三、塑料导热材料与铝材优劣对比

铝材料虽然作为散热系统技术方面已经比较成熟，但仍有一些不足，同样塑料导热材料也不是完全没有缺点，以下就是两者的优劣比较。

首先是塑料导热材料相对铝来说存在的优点：

（1）质量轻在室内照明中，灯具的重量对多方面都有影响，比如重量增加会加大灯具

的安装、运输难度，也会对人身安全造成隐患等。

纯铝的密度为2700kg/m3，铝合金的密度将会更

大，而导热塑料的密度为1420kg/m3左右，约为铝合金的一半，所以在外形相同的情况下，重量也仅为铝合金的一半左右。

（2）更加环保和安全在塑料外壳的生产过程中，几乎不会产生什么有毒污染，而铝壳在生产中经常会有电镀的工序，而电镀产生的废液中的金属会对水源和土壤造成严重的污染。

安全方面塑料为绝缘材质，不用担心因为灯的外壳导电而产生的安全隐患。

在耐高压测试方面，塑料具有绝对的优势。

（3）提高设计自由度塑料的流动性很好，所以可以生产很薄的部件，以及设计更加复杂的形状。

铝壳的主要生产方法是压铸或拉伸成型，在生产过程中无法进行较复杂形状的加工。

另外在表观效果来说，注塑产品会更加漂亮，还可以加上与其它企业不同的自身标志。

（4）加工方便，效率更高塑料导热材料与其他塑料件一样，可以一次成型，无需后加工，而且在注塑成型时，模具可设计为一出四，所以工作效率很高。

铝材料在挤出成型后往往还要有去毛边的程序，如果对外形的要求比较高的话，铝材料还要进行镀镍等工序，加工周期还将增长。

（5）启动系统简化在外壳为铝合金时，由于外壳导电，内部必须采用隔离启动系统，塑料本身绝缘，没所以用作散热系统时可以采用非隔离启动系统，由于非隔离系统相对于隔离系统来说不仅成本较低而且体积较小，这样不仅可以降低成本而且所占空间会更小。

（6）降低系统成本就单价来说，单位质量的导热塑料价格必然是高于铝的，但系统成

本却持平或较低，且数量越大，塑料的成本优势越明显。

另外，塑料导热材料目前处于一个初级阶段，将来的价格随产业的发展和产品量的增加一定会降低，而铝作为有色金属的价格却不太可能有明显的

降低。

塑料降低成本主要体现在加工费用方面。

但是塑料导热材料与铝相比也会有劣势：

（1）导热系数较低塑料的散热系数始终比铝低很多，所以即使散热效果能够达到要求，灯的温度也会比铝壳稍高。

（2）数量较小时成本问题以上的成本计算是建立在量比较大的情况下，如果量小时，

塑料导热材料的模具成本体现在每一个上面就会比较大，而铝壳的使用厂家由于加工难度大一般会直

接采购成品，不会有模具方面而导致的成本的问题。

（3）市场接受度铝一直以来都是作为散热系统的材料，但塑料作为散热材料才刚刚起步，目前市场上也只有飞利浦公司推出了产品。

所以很多厂家目前因担心风险，因而不太愿意尝试开模。

（编辑：

Led鱼）