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摘要
本文以直插式紅光 LED 的封裝為例 ,通俗的描述了 LED 的封裝工藝流程。尤其對(duì)其中主要的固晶、焊線和灌膠工序分別從工序目的,重點(diǎn)及操作注意事項(xiàng)進(jìn)行了表述。
由于 LED 芯片的兩個(gè)電極很小,只有在顯微鏡下才能看見 ,因此在制作工藝上,除了要對(duì) LED 芯片的兩個(gè)電極進(jìn)行焊接 ,從而引出正極、負(fù)極之外,同時(shí)還需要對(duì) LED 芯片和兩個(gè)電極進(jìn)行保護(hù)。LED 的封裝的任務(wù)是將外引線連接到 LED 芯片的電極上 ,同時(shí)保護(hù)好 LED 芯片 ,不讓其受到機(jī)械、熱、潮濕及其它種種的外來(lái)沖擊 ,并且起到提高光取出效率的作用。
LED 的封裝形式多種多樣,圖 1 為直插式 LED 封裝形式。本文將以直插式紅光 LED 為例介紹 LED 的封裝流程。直插式 LED封裝又稱 Lamp-LED 封裝 ,引腳式封裝。引腳式封裝采用引線架作為各種封裝外型 ,如直徑為 5 mm 的圓柱型(簡(jiǎn)稱 Φ5)封裝的引腳,圖 2 為引腳式封裝結(jié)構(gòu)。
圖 3 為紅光 LED 的生產(chǎn)流程 ,依次是擴(kuò)片、固晶、烘烤、焊線、灌膠、烘烤、一切、測(cè)試、二切和包裝。其中主要的工序是固晶、焊線、灌膠和測(cè)試
擴(kuò)片是對(duì)芯片的一個(gè)處理,為固晶做準(zhǔn)備。它是對(duì)黏結(jié)芯片的膜進(jìn)行擴(kuò)張 ,將排列緊密的 LED 晶片(間距約 0.1 mm)均勻分開 ,拉伸 LED 芯片的間距(0.6 mm 左右)。在擴(kuò)片中要注意上升高度的控制以及割除多余藍(lán)膜時(shí)不要把環(huán)內(nèi)的藍(lán)膜割破。
固晶是一個(gè)尤為重要的工序,它的目的是將芯片通過(guò)銀膠或絕緣膠沾到支架上的杯中。首先是點(diǎn)膠 ,即在 LED 支架的相應(yīng)位置點(diǎn)上銀膠或絕緣膠。它的工藝難點(diǎn)在于點(diǎn)膠量的控制,其次是在膠體高度、點(diǎn)膠位置上的要求。接著將晶片放置好調(diào)節(jié)芯片位置 ,通過(guò)界面看到芯片兩極沿豎直方向 ,并通過(guò)手柄和鍵盤調(diào)節(jié)使界面上十字叉位于邊緣,然后分別調(diào)節(jié)前后勾爪使之剛好抓住支架。再通過(guò)調(diào)節(jié)兩側(cè)旋鈕調(diào)節(jié)芯片使之位于杯中心,通過(guò)調(diào)節(jié)內(nèi)置旋鈕使銀膠或絕緣膠均勻。最后進(jìn)料,點(diǎn)晶、固晶,沒(méi)有問(wèn)題就可以連續(xù)固晶。特別要注意各個(gè)參數(shù)的設(shè)定及銀膠和絕緣膠的選取。固晶的重點(diǎn)有三個(gè):根據(jù)晶片進(jìn)行頂針、吸嘴、吸力參數(shù)調(diào)整 ;根據(jù)晶片與基座進(jìn)行銀膠參數(shù)調(diào)整 ;晶粒位置、偏移角及推力制程調(diào)整。
烘烤要注意時(shí)間與溫度的控制;注意安全 ,防止被燙傷。烘烤后的焊線工序的目的是利用金線將芯片與支架焊接在一起,形成一個(gè)導(dǎo)電回路。焊線中要注意單雙線的區(qū)別 ,即 recipe 的選取要正確;下支架的時(shí)候不要碰到 chip、金線和膠。焊線機(jī)在界面操作上 ,鍵盤與旁邊的按鈕一一對(duì)應(yīng)。當(dāng)機(jī)器出現(xiàn)故障時(shí),按下線夾可將金線松開,當(dāng)劈刀堵塞時(shí)可按下超聲測(cè)試清洗。焊線的重點(diǎn)有三個(gè):根據(jù)芯片進(jìn)行焊線參數(shù)調(diào)整 ;拉力參數(shù)調(diào)整;線弧制程調(diào)整。
經(jīng)過(guò)焊線機(jī)焊線后接下來(lái)是灌膠,它的目的是利用環(huán)氧樹脂將已固晶 ,焊線好的半成品封裝起來(lái)。先將空的模條放置烤箱烘烤 ,做好準(zhǔn)備工作,烘烤時(shí)同樣要注意時(shí)間與溫度的控制 ;注意安全 ,防止被燙傷。作業(yè)前用丙酮清洗膠槽和針筒,目的是使針筒不會(huì)被堵塞。再拿出用丙酮清洗過(guò)的裝膠漏斗等零件裝上。然后是配膠,配膠要精確 ,按色劑 : 擴(kuò)散劑 : 膠=1:1:100 的比例 ,其中 A 膠和 B 膠比例是 1:1,而且 A 膠要烘烤下方便攪拌。接著將配好的膠抽真空。調(diào)節(jié)儀器的注膠站,點(diǎn)擊后退 ,注膠排掉里面的空氣,復(fù)位。模條要用氣槍吹 ,噴離型劑并且稍微烘烤一下。從烤箱拿出模條,灌膠工序啟動(dòng)。注意隨時(shí)檢查產(chǎn)品是否缺膠并且補(bǔ)膠。之后在 150℃下烘烤 30 分鐘 ,起模 ,再在 150℃下烘烤 6h,進(jìn)入下道工序。
切割的目的是將整片的 PCB 或者支架切割成單顆材料。切割分一切和二切。一切實(shí)際是半導(dǎo)體封裝技術(shù)中的切筋環(huán)節(jié)。LED 支架在加工時(shí) ,一個(gè)模具一次可以同時(shí)生產(chǎn)很多支架 ,它們是連接在一起的,切筋的目的就是將其一個(gè)個(gè)分開。二切 ,是根據(jù)客戶的要求調(diào)整 LED 管腳長(zhǎng)短的過(guò)程。一切和二切要注意放入切口的時(shí)候方向要正確 ,注意安全。
測(cè)試的目的是對(duì)經(jīng)過(guò)封裝和老化試驗(yàn)的 LED 進(jìn)行光電參數(shù)、外形尺寸的檢驗(yàn),按照設(shè)定要求將成品材料分成不同的 BIN。滿足客戶的需求。同時(shí)將電性不良品剔除。測(cè)試時(shí)注意死燈和次品區(qū)分開。產(chǎn)品經(jīng)測(cè)試合格后即可包裝入庫(kù)。
總之 ,LED 封裝能將半導(dǎo)體芯片封裝成可以供商業(yè)使用的電子組件;保護(hù)芯片防御輻射、水氣、氧氣、以及外力破壞 ;提高組件的可靠度 ;改善 / 提升芯片性能 ;提供芯片散熱機(jī)構(gòu) ;設(shè)計(jì)各式封裝形式,提供不同產(chǎn)品的應(yīng)用。
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