引脚式LED的封装工艺(上)汇总课件

LED的封装、检测与应用的封装、检测与应用引脚式LED的封装工艺（上）引脚式引脚式LED的封装工艺（上）的封装工艺（上）引脚式LED的封装的任务 LED封装就是将芯片与电极引线、管座和透镜等组件通过一定的工艺技术结合在一起，使之成为可直接使用的发光器件的过程。引脚式引脚式LEDLED封装三要素：芯片，支架，环氧封装三要素：芯片，支架，环氧树脂透镜。树脂透镜。LED封装之目的:将半导体芯片封装成可以供商业使用的电子组件保护芯片防御辐射,水气,氧气,以及外力破坏提高组件的可靠度，提高光取出效率的作用改善/提升芯片性能提供芯片散热机构设计各式封装形式,提供不同之产品应用引脚式引脚式LED的封装工艺（上）的封装工艺（上）LED封装的发展过程最早封装的LED 直插式LED 食人鱼LED 功率形LED 通用照明LEDLED封装形式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：1.有引脚式（Lamp-LED）封装2.表面组装（贴片）式（SMDLED）封装3.TOP-LED4.Side-LED5.大功率（High-Power-LED）6.板上芯片直装式（COB）LED封装7.系统封装式（SiP）LED封装8.晶片键合和芯片键合等引脚式引脚式LED的封装工艺（上）的封装工艺（上）L型电极芯片连引线型电极芯片连引线V型电极芯片连引线型电极芯片连引线L型、型、V型引脚式芯片连线型引脚式芯片连线引脚式引脚式LED的封装工艺（上）的封装工艺（上）Lamp-LED封装流程LED的基本光电特性主要取决于芯片，但封装工艺对LED的最终性能也起着至关重要的作用。LED封装的一般工艺流程封装的一般工艺流程引脚式引脚式LED的封装工艺（上）的封装工艺（上）支架1、支架的作用：用来导电和支撑2、支架的组成：支架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。3、支架的种类：（带杯支架做聚光型，平头支架做大角度散光型的Lamp）引脚式引脚式LED的封装工艺（上）的封装工艺（上）2002杯杯/平头：此种平头：此种支架支架一般做对角度、一般做对角度、亮度要求不是很高的材料，其亮度要求不是很高的材料，其Pin长比长比其他支架要短其他支架要短10mm左右。左右。Pin间距为间距为2.28mm 2003杯杯/平头：一般用来做平头：一般用来做5以上以上的的Lamp，外露，外露pin长为长为+29mm、-27mm。Pin间距为间距为2.54mm。2004LD/DD：用来做蓝、白、：用来做蓝、白、纯绿、紫色的纯绿、紫色的Lamp，可焊双，可焊双线，杯较深。线，杯较深。2006：两极均为平头型，用来做闪烁：两极均为平头型，用来做闪烁Lamp，固，固IC，焊多条线。，焊多条线。2009：用来做双色的：用来做双色的Lamp，杯内可，杯内可固两颗晶片，三支固两颗晶片，三支pin脚控制极性。脚控制极性。各种不同的引脚式支架各种不同的引脚式支架引脚式引脚式LED的封装工艺（上）的封装工艺（上）未封装前的支架未封装前的支架引脚式引脚式LED的封装工艺（上）的封装工艺（上）支架使用注意事项 为了减少LED镀银支架在仓储及使用中的不良，在使用方便的同时，请关注以下事项：（1）镀银支架在使用前必须密封保存。（2）勿用手直接接触支架。（汗液加速银氧化变色）（3）封装完毕的支架尽快镀锡处理。（4）防止重力挤压变形，搬运过程中应轻拿轻放 引脚式引脚式LED的封装工艺（上）的封装工艺（上）作业前，先查看作业前，先查看LED生产指令生产指令单单。引脚式引脚式LED的封装工艺（上）的封装工艺（上）1 1、排支架工序、排支架工序使用工具：手套、支架座、铝盘、颜色笔使用工具：手套、支架座、铝盘、颜色笔作业规范：作业规范：（1 1）作业前先戴手套。）作业前先戴手套。（2 2）根据当天需生产的品名规格）根据当天需生产的品名规格,选用所需的支架与晶片。选用所需的支架与晶片。（3 3）依规定在支架底部画上颜色）依规定在支架底部画上颜色,以便于后段作业区分。以便于后段作业区分。注意事项：注意事项：排料要整齐排料要整齐,每一支架座最多排每一支架座最多排5050支支,不够支请标明数量。不够支请标明数量。固双色支架直角排向右边固双色支架直角排向右边,单色支架碗形排向左边。单色支架碗形排向左边。品质标准品质标准:排料过程中排料过程中,如发现变黄、变黑不正常颜色的支架如发现变黄、变黑不正常颜色的支架,应将其挑出应将其挑出.支架有变形的支架有变形的,挑出作不良品处理挑出作不良品处理,如发现数量较多的支架变形时如发现数量较多的支架变形时,请请将此情况向品管人员反映。将此情况向品管人员反映。引脚式引脚式LED的封装工艺（上）的封装工艺（上）2、扩晶 功能：由于LED芯片划片后在蓝膜上间距很小0.1mm，不利于后续 加工。用扩片机可以将蓝膜上的芯片间距拉伸到0.6mm。工具：扩晶机、子母环扩晶机扩晶机 子母环子母环 引脚式引脚式LED的封装工艺（上）的封装工艺（上）扩晶原理根据片膜的特性，设计一个加热炉，炉温在75度左右，套进内箍，再铺上片膜，在片膜的四周用一个上压环均匀用力压紧后，炉体匀速慢慢上升，片膜在恒温下扩张，当达到设定值后炉体停止运动，然后用外箍锁紧片膜，剪掉边缘，取出已经扩好的片膜，即可放到全自动粘片机上进行粘片。蓝膜蓝膜加热板加热板75，预热，预热30s气缸气缸扩晶环扩晶环蓝膜蓝膜引脚式引脚式LED的封装工艺（上）的封装工艺（上）晶片扩张操作1、打开扩晶机电源开关.2、热板清温度调整至50-60,热机十分钟,扩晶片时温度设定65-75.3、打开扩晶机上压架,在热板上放置子母环内圈,圆角的一在朝上.4、将要扩晶之晶粒胶片放置热板上,使晶粒位于热板中央,预热30秒之后,扣紧上压架.晶粒在上,胶片在下.5、拨动下顶开关,顶板顶上,晶粒胶片开始扩张至定位.6、套上子母环,外环圆角的一面朝下.按上压开关将外圈压紧(可重复2-3次,使子母环套紧为止),再按上压开关,使上压座回到原位置.7、用小刀割除子母环外多余胶片,并按下顶开关,使顶板回位.8、取出已扩好晶粒的子母环引脚式引脚式LED的封装工艺（上）的封装工艺（上）3、点胶/背胶 点胶工艺：在LED支架的相应位置点上银胶或绝缘胶。背胶：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。胶水分为银胶和绝缘胶两大类。银胶用于L型电极的LED，绝缘胶用于V型电极LED。银胶的作用：固定晶片和导电的作用。银胶成分：7585%的银颗粒、1525%的环氧树脂、510%的催化剂；银胶的使用：冷藏，使用前需解冻并充分搅拌均匀，因银胶放置长时间后，银粉会沉淀。导电胶的成分导电胶的成分导电胶的成分表项目导电胶基体环氧树脂填料银粉助剂固化剂等导电胶的功能导电胶的功能成分作用环氧树脂附着力，耐高温性能填料导电性，传导性助剂调节黏度，流动性，固化性能导电胶的固化性能导电胶的固化性能导电性黏附性传导性不同行业对于银胶导电性的要求不同1.IC要求10-310-4cm2.LED和邦定要求10-4cm将芯片固定在基板和钉架上主要是导热性导电胶的性能指标导电胶的性能指标产品型号ZH-DD-HY-01ZH-DD-HY-02ZH-DD-HY-03ZH-DD-HY-04组 分单组分外 观银灰色液体粘度（mPas）251000015000800012000150002000060008000银含量（）70-82%热膨胀系数（ppm/）45.233.936.554.1导热系数（W/m）3.03.03.03.0体积电阻率(10-4cm)17571313粘接强度（MPa）导电胶的选择导电胶的选择选用黏度合适的导电胶选用附着力合适的银胶选用银胶时要考虑银胶的烘烤条件选用银胶时要考虑银胶的耐高温性能选用银胶时必须考虑银胶的可工作时间不同应用领域所选择的导电胶的黏度不同，合适黏度的导电胶点胶顺淌且均匀1.IC要求黏度60008000mPas 2.LED和邦定1500020000mPas3.三极管要求1000015000mPas粘度可以根据客户的具体要求进行调整，以便更好的满足客户的特殊要求。附着力的要求推晶达到8kg力，否则容易掉片1.IC要求15060分钟固化完全(目前厂家使用的固化工艺多为17560分钟或80分钟)2.LED要求15030分钟固化（有些厂家使用时小批量生产甚至仅固化10分钟左右）|1.IC,LED和三极管使用针筒点胶一般要求工作时间是48h2.LED和邦定背胶要求空气暴露时间要3天以上1.焊铜线时热板温度要达到2602.焊金线时热板温度要达到导电胶使用过程中出现的问题和原因导电胶使用过程中出现的问题和原因出现气泡，空点，点胶不均匀出现拉丝，拖尾现象。焊线时掉片主要是脱泡不彻底，黏度不合适和流动性能不好。导电胶附着力达不到要求，耐高温性能不佳导电胶的规格和储藏导电胶的规格和储藏针筒20g/支、40g/支；盒装根据客户需要提供。使用时先从冰箱取出回温2h以上，盒装回温需搅拌。-40冷藏存放点胶操作点胶操作1、作业设备及工具点胶机,支架座,手套,固晶座,注射器,针头,显微镜,台灯2、作业方式戴手套备银胶:从冰箱中取出银胶,室温解冻30分钟,待完全解冻后,搅拌均匀(约20-30分钟)将其装入点胶注射器内.根据品名规格,准备好支架并核对支架型号，按每一支架座最多排列25根,排好支架,不够25根的请标明数量，再用拍板拍平将排好的夹具放到显微镜下,将显微镜调到最佳位置(调节显微镜高度放大倍数,使下方支架顶部固晶区清楚调节点胶机时间为0.2-0.4秒,气压表旋钮0.05-0.12Mpa,再调节点胶旋钮,使出胶量合乎标准.依晶片高度调整合适胶量并点试.点胶时,右手握针筒,左手拿排好支架的支架座,依次在碗内点胶(针头要从碗形上方正中间点下去,从正中间提上来,使其银胶或绝缘胶点在碗底中间，所点胶量要均匀）重复5的动作,按竖直方向点完一排支架,再向右移动点临近之竖直方向一排支架.点完夹具的全部支架烘箱烘箱烘烤目的：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，烘烤时间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。银胶烘烤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。烧结烘箱不得再做其他用途，防止污染。固晶烘烤巡查，核查烘烤箱设定与实际温度是否正确，烘烤时间与记录是否完善、正确。引脚式引脚式LED的封装工艺（上）的封装工艺（上）点胶工艺难点在于点胶量的控制，在胶体高度、点胶位置品质要求1、点银胶量要适度,固晶时银胶能包住晶片,晶片四周银胶高度在晶片高度的1/3以下,1/4以上.且每点银胶量要均匀2、银胶要点在固晶区中间(偏心距离小于晶片直径的1/3）3、多余的银胶沾在支架或其他地方要用软纸擦干净.4、芯片要求放置平整、无缺胶、粘胶、装反（电极）、芯片无损伤,沾污。3.固晶位置图1.银胶高度图引脚式引脚式LED的封装工艺（上）的封装工艺（上）点胶中的常见问题：点胶中的常见问题：（1）为什么同一批银胶，有时粘度高、有时粘度低？）为什么同一批银胶，有时粘度高、有时粘度低？（2）银胶为何怎么烤也烤不干？）银胶为何怎么烤也烤不干？（3）怎么辨别银胶有无变质？）怎么辨别银胶有无变质？（4）为何点胶后需要马上固晶？）为何点胶后需要马上固晶？银胶引起VF不良主要的原因1、胶中银片氧化造成固化后银片与银片的结合层有一定阻值，众多的银片累积阻值会造成VF的上升。2、银胶固化失效，吸水过多，造成银片结合不良，造成虚焊，3、银胶性能不好，沾合性不强，焊接质量不高。4、新旧银胶的混用，特别是冻了又回温5、不搅拌的银胶，下面的银粉重，导致粘着性不良，易和晶片或支架脱离，上面的银粉少，导电性差，VF偏高6、银胶固晶后没有及时烤，一般来说银胶固化的时间和温度对体积电阻会有很大的影响：固化温度越高体积电阻越小，固化时间的越长体积电阻越大。7、蓝宝石的芯片用HTN-127的胶做最好，亮度很高，HTN-127不是银胶，而是绝缘胶。引脚式引脚式LED的封装工艺（上）的封装工艺（上）4、固晶 （1）手工刺片 将扩张后的LED芯片安置在刺片后的夹具上，LED支架放在夹具底下，在显微镜下用针将LED芯片一个个刺到相应的位置。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。工序：调节显微镜的高度和倍数。将扩好晶的蓝膜压入固晶座内。将砌好的支架放在滑板上并固定，调节固晶座高度。左手拿装在滑板上的支架放在晶座底下，并寻找合适位置对准其中的任意一颗晶粒。右手拿固晶笔，按住晶粒，轻轻一划，使晶粒固定在平台或杯底。引脚式引脚式LED的封装工艺（上）的封装工艺（上）固晶台固晶台 刺晶笔刺晶笔刺晶品质要求：刺晶品质要求：固晶位置，在正中间。固晶位置，在正中间。刺晶力度要适中。刺晶力度要适中。引脚式引脚式LED的封装工艺（上）的封装工艺（上）（2 2）自动固晶机）自动固晶机 LEDLED固晶机是一种将固晶机是一种将LEDLED晶片贴装到支架、晶片贴装到支架、PCB(PCB(印刷线路板印刷线路板)上的自动化设备，上的自动化设备，它适合于各种高品质、高亮度它适合于各种高品质、高亮度LED(LED(红色、红色、绿色、白色、黄色等绿色、白色、黄色等)的生产。固晶机的精度的生产。固晶机的精度很高，因为很高，因为LEDLED晶粒放入杯内位置的精确与否晶粒放入杯内位置的精确与否影响整个器件的发光效能。影响整个器件的发光效能。LED LED固晶机的主要功能是实现固晶机的主要功能是实现LEDLED晶片的晶片的自动键合和缺陷晶片的检测，在把晶片从晶自动键合和缺陷晶片的检测，在把晶片从晶片盘吸取后，贴装到片盘吸取后，贴装到PCBPCB上去。上去。引脚式引脚式LED的封装工艺（上）的封装工艺（上）固晶机外观固晶机外观细部结构细部结构1、进出料系统2、晶粒辨识系统3、晶粒撷取系统4、基座输送系统5、点胶系统6、固化系统固晶机台各部系统引脚式引脚式LED的封装工艺（上）的封装工艺（上）LED固晶机的工作原理：固晶机的工作原理：由上料机构把PCB板传送到工作台卡具上的工作位置，先由点胶机构将PCB需要键合晶片的位置点胶，然后键合臂从原点位置运动到吸取晶片位置，晶片放置在薄膜支撑的扩张器晶片盘上，键合臂到位后吸嘴向下运动，顶针向上运动顶起晶片，在拾取晶片后键合臂返回原点位置(漏晶检测位置)，键合臂再从原点位置运动到键合位置，吸嘴向下键合晶片后键合臂再次返回原点位置，这样就是一个完整的键合过程。当一个节拍运行完成后，由机器视觉检测得到晶片下一个位置的数据，并把数据传送给晶片盘电机，让电机走完相应的距离后使下一个晶片移动到对准的拾取晶片位置。PCB板的点胶键合位置也是同样的过程，直到PCB板上所有的点胶位置都键合好晶片，再由传送机构把PCB板从工作台移走，并装上新的PCB板开始新的工作循环。视觉取晶位置引导(机械三点)顶针高度设定取晶接触位置胶针高度设定置晶位置教导置晶接触位置建立工单胶台高度设定设定圆晶挑拣范围自动固晶机作业流程自动固晶机作业流程 引脚式引脚式LED的封装工艺（上）的封装工艺（上）固晶机吸嘴固晶机吸嘴吸嘴和点胶头的选择：吸嘴和点胶头的选择：不同规格的芯片要注意选择不同大小的不同规格的芯片要注意选择不同大小的吸嘴和不同材质的吸嘴，一般来说吸嘴的吸嘴和不同材质的吸嘴，一般来说吸嘴的内径应该为芯片大小的内径应该为芯片大小的3/4左右即可，大芯左右即可，大芯片一般用软吸嘴如橡胶或者胶木等，而小片一般用软吸嘴如橡胶或者胶木等，而小芯片一般用钨钢吸嘴。但是有一些特殊的芯片一般用钨钢吸嘴。但是有一些特殊的芯片可能要上机台试过后才能最后决定用芯片可能要上机台试过后才能最后决定用什么样的吸嘴。什么样的吸嘴。对于点胶头的选择也很重要，特别是对对于点胶头的选择也很重要，特别是对于大功率芯片而言。为了保证胶的面积大，于大功率芯片而言。为了保证胶的面积大，而厚度又要尽量薄，建议使用方形点胶头，而厚度又要尽量薄，建议使用方形点胶头，这样既能保证芯片四个角都能有胶，而且这样既能保证芯片四个角都能有胶，而且银胶厚度也比较好控制。银胶厚度也比较好控制。引脚式引脚式LED的封装工艺（上）的封装工艺（上）ASM AD809A-03固晶机操作面板说明固晶机操作面板说明KB流程图质检：固晶作业有无漏固、混晶片、晶片倒置、固晶位置错误、晶片沾胶、多固、晶片破损、铝垫刺伤、胶过高、过低等不良，对蓝、白光、双色类产品固晶方向要做确认。LED固晶破裂的解决办法固晶破裂的解决办法一、芯片材料本身破裂现象芯片破损大于单边芯片宽度的1/5或破损处于斜角时，各单边长大于2/5芯片或破损到铝垫，此类芯片都不可接受（这个是芯片检验标准中的一个专案）。产生不良现象的原因主要有：1.芯片厂商作业不当2.芯片来料检验未抽检到3.线上作业时未挑出解决方法：1.通知芯片厂商加以改善2加强进料检验，破损比例过多的芯片拒收。3.线上作业Q检时，破损芯片应挑出，再补上好的芯片。二、LED固晶机器使用不当1、机台吸固参数不当机台的吸嘴高度和固晶高度直接受机台电脑内参数控制。参数大，吸固高度小；参数小，吸固高度大，而芯片的破损与否，直接受机台吸固高度参数影响。产生不良现象的原因主要是：机台参数大，呼固高度低，芯片受力过大，导致芯片破损。解决方法：调整机台参数，适当提高警惕吸嘴高度或固晶高度，在机台“SETUP”模式中的“Bondheadmenu”内的第一项“PickLevel”调节吸嘴高度，再在第二项“BondLevel”调节固晶高度。2、吸嘴大小不符大小不同的芯片要用不同的吸嘴固晶。大的芯片用小的吸嘴、芯片吸不起来容易漏固；小的芯片用大的吸嘴、芯片容易打破，因此选用适当的吸咀，是固好芯片的前提。产生不良现象的原因是：吸咀太大，打破芯片。解决方法：选用适当的瓷咀。三、人为不当操作造成破裂A、作业不当未按规定操作，以致碰破芯片。产生不良现象的原因主要有：1.材料未拿好，掉落到地上。2.进烤箱时碰到芯片解决方法：拿材料时候，手要拿稳。进烤箱时，材料要平着，轻轻的放进去，不可倾斜或用力过猛。B、重物压伤芯片受到外力过大而破裂。产生这种不良现象的原因主要有：1.显微镜掉落到材料上，以致打破芯片2.机台零件掉落到材料上。3.铁盘子压到材料解决方法：1.显微镜螺丝要锁紧2.定期检查机台零件有无松脱。3.材料上不能有铁盘子等任何物体经过。保证LED固晶品质措施一、严格检测固晶站的LED原物料1.晶粒：主要表现为焊垫污染、晶粒破损、晶粒切割大小不一、晶粒切割倾斜等。预防措施：严格控制进料检验，发现问题要求供货商改善。2.支架：主要表现为尺寸偏差过大，支架变色生锈，支架变形等。来料不良均属供货商的问题，应通知供货商改善和严格控制进料。3.银胶：主要表现为银胶粘度不良，使用期限超过，储存条件和解冻条件与实际标准不符等。针对银胶粘度，需要做使用前试样，而其它使用期限、储存条件、解冻条件等均为人为控制，只要严格按SOP作业，一般不会有太多的问题。二、减少不利的人为因素1.操作人员违章作业：例如不戴手套，银胶从冰箱取出以后未经解冻便直接上线，以及作业人员不按SOP作业，或者对机台操作不熟练等均会影响固晶质量。预防措施：加强管理，作业员按SOP作业，品保人员加强稽核，对机台不熟练的人员加强教育训练，没有上岗证不准正式上岗。2.维护人员调机不当：对策是提升技朮水平。例如取晶高度，固晶高度，顶针高度，一些延迟时间的设定，马达参数，工作台参数的设定等，均需按标准去调校至最佳状态。三、保证不会出现机台不良机台方面主要表现为机台一些零配件或机械结构，认识系统等不良所造成的对固晶质量的影响。一定要确保机台各项功能是正常的。四、执行正确的调机方法1.光点没有对好：对策-重新校对光点，确保三点一线。2.各项参数调校不当：例如：picklevel、bondlevel、ejectorlevel延迟时间，马达参数等，可加多几步和减多几步照样可以做，但结果完全不一样。同样是顶针高度，当吸不起晶粒时，有人使劲调参数，却没有去考虑顶针是否钝掉或断掉，结果造成晶粒破损，角偏移等。延迟时间和马达参数的配合也是一样，配合不好，焊臂动作会不一样，同样造成质量异常。五、保持环境符合要求1.灰尘是否过多。2.温度、湿度是否在标准范围。3.二值设定不当：对策-重新设定二值化。4.机台调机标准不一致。例如：调点胶时，把点胶弹簧压死，点胶头一点弹性都没有，结果怎样调参数都没用。又如勾爪的调校，勾爪上、下的勾进和弹出位移若不按标准去调，就很容易造成跑料和支架变形等。又如焊臂的压力，如果不按标准去调，同样会影响固晶质量，而且用参数去调怎么也调不好。漏固掉芯片芯片破损芯片沾银胶芯片倒置银胶量异常芯片倾斜基座变形固位不正芯片旋转角偏移银胶偏移推粒不足固晶十二大质量异常项目