浅谈LED制造工艺流程及细节.doc

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1、浅谈LED制造工艺流程及细节作者： 深圳市新亚电子制程股份有限公司李毅责任编辑： 发布日期： 2007年09月28日 随着20世纪90年代，人类对氮化物LED的发明、LED的效率有了非常快的发展。随着相关技术的发展，在不久的未来LED会代替现有的照明灯泡。近几年人们制造LED芯片过程中首先在衬底上制作氮化镓（GaN）基的外延片，外延片所需的材料源(碳化硅SiC)和各种高纯的气体如氢气H2或氩气Ar等惰性气体作为载体之后，按照工艺的要求就可以逐步把外延片做好。接下来是对LED-PN结的两个电极进行加工，并对LED毛片进行减薄，划片。然后对毛片进行测试和分选，就可以得到所需的LED芯片。由于制作L

2、ED芯片设备的造价都比较昂贵，同时也是生产的一个投资重点，具体的工艺做法，不作详细的说明。下面简单介绍一下LED生产流程图，如下： LED生产流程图 （流程工艺） （使用设备） 测试芯片 芯片分选机 排支架 （ 把芯片固定在支架座）芯片扩张机 点 胶 点胶机 显微镜 QC 固 晶 倒膜机 扩晶机 显微镜 固晶座 QC (*白光 ) 固晶烘烤 烘箱 150C2H 配荧光粉 焊 线 (芯片焊两个电极) 自动焊线机 超声波焊线机 点荧光粉 *二焊加固锒胶 点胶机 显微镜 (QC白光) 烘烤150C1H - *锒胶烘烤 烘箱 电子称 抽真空机 点胶机 显微镜 *支架沾胶 ( 支架沾胶)点胶机 烤箱 1

3、20C20min (下面说明植入工艺) 植入支架 - 灌胶机 - 自动灌胶机短 烤 - 烘 箱离 模 - 脱模机 长 烤 烘箱 130C6H 切 一切模具(冲床) 测试点数 LED电脑测试机 QC 全切 冲压机及全切模 QC 分光分色 LED分选机 QC 封口包装 封口机入库 一、工艺说明(植入支架) LED外型环氧树脂封装主要有以下几步：模条预热-吹尘-树脂预热-配胶-搅拌-抽真空-灌胶入支架。 所用物料：支架、LED芯片、锒胶绝缘胶(解冻,搅拌)、晶片(倒膜，扩晶)、金线、锒胶、荧光粉、胶带包装、模条(铝条，合金)、导热硅脂、焊接材料、树脂(AB胶或有机硅胶)、各种手动工具、各种测试材料（

4、如万用表、示波器、电源等）。 二、LED封装技术 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，加入电流后它才会发光，在制作工艺上除了要对LED芯片的两个电极进行焊接。从而引出正负电极之外。同时还要对LED芯片和两个电极进行保护，因此这就需要对LED芯片封装。 如：常见直径5mm的圆柱型引脚式封装LED. 这种技术就是将LED芯片粘结在引线架上(一般称为支架)。芯片的正极用金丝键合连到另一引线架上，负极用银浆粘结在支架反射杯内或用金丝和反射杯引脚相连，然后顶部用环氧树脂包封。做成直径为5mm的圆形外形。 这种封装技术的作用是保护芯片，焊线金丝不受外界侵蚀。固化后的环氧树脂，可

5、以形成不同形状而起到透镜的功能。选用透明的环氧树脂作为过渡。可以提高芯片的出光效率。环氧树脂构成的管壳具有很好的耐湿性，绝缘性和高机械强度，对芯片发出的光的折射率和透光率都很高。但对于大功率LED而言，在通电后会产生较大的热量。并且如果用于封装的环氧和金丝的膨胀系数不一样，那么膨胀时就会使金丝拉断或造成焊点接触电阻较大，从而影响了发光器件的质量。特别应注意的是，封装胶会因温度过高而出现胶体变黄，因此降低了透光度并影响光的输出。 所以我们更应该考虑到LED的长久使用效果。从而应该用有机硅胶材料来封装。如：MOMENTIVE中的XE14B3445， XE14B5778 型硅胶就有良好的透光率。不会

6、随时间而恶化，热膨胀系数非常好，在紫外线照射下稳定性很理想。 这里要注意的问题是，LED使用散热问题。目前散热也是选用铝或铜为散热器，但要特别注意热沉与散热器之间的粘接材料一般应采用导热胶。如果是两个物体的表面接触。中间会有空气，而且空气的导热系数很差。所以在界面之间应有一层导热胶来让它们紧密接触。这样导热效果才会好。如GE的TSE-3081或MOMENTIVE品牌中的硅脂等都有很好的散热紧密连接的作用.三、案例说明1、在LED引脚式封装白光过程中,因为器件的体积较小，点荧光粉是一个难题。有的厂家先把荧光粉与环氧树脂配好，做成一个模子,然后把配好荧光粉的环氧树脂做成一个胶饼，将胶饼贴在芯片上，

7、周围再灌满环氧树脂。但是要注意的是点荧光粉胶时在周围有气泡，而在抽真空时，没有把气泡处理干净。结果在焊接时。将热量传给芯片，使芯片周围的气膨胀，从而把荧光粉胶涨裂；或A、B、胶没有充分混合胶调配不均。因此，使荧光粉胶自己开裂。从而使很多厂家在制造LED白光过程中，大都利用自动化机器进行固晶和焊接线，所做出来的产品质量好，一致性好，非常适合大规模生产。 2、大功率LED封装过程中，由于点亮时发热量比较大，可以在LED芯片上盖一层硅凝胶，而不可用环氧树脂。这样做一方面可防止金丝热胀冷缩与环氧树脂不一致而被拉断。另一方面防止因温度高而使环氧树脂变黄变污。环氧树脂在紫外光照射下易分解老化，结果透光性能

8、不好，所以在制作功率LED白光（绿+红+蓝=白光）应用硅凝胶调和荧光粉，而LED芯片底层用硅胶导热，从而大大提高使用寿命。 3、提高白光LED光效作法。目前对蓝光（或紫外光）片芯涂覆荧光粉制作白光LED,这要从材料上,工艺方面进行深入研究,我们提出使用硅胶拌荧光粉涂覆在蓝光芯片上，虽然开始会出现光衰，但是随着点亮时间的延长，又会慢慢提升光通量。从而达到延长使用寿命的目的，另一方面就是人们常说的三基色LED。这是让芯片直接点亮。（不用荧光粉）混合成白光。例如使用红、绿、蓝三种芯片组合成白光（三基色）。 四、LED的生产环境 制作LED的生产环境要有一万级到十万级的净化车间，并且温度和湿度都可调控

9、的。LED的生产环境中要有防静电措施，车间内的地板、墙壁、桌、椅等都要有防静电功能，特别是操作人员要穿上防静电服并戴上防静电手套。 为了尽量降低静电效应给器件带来的破坏和影响，对生产LED的洁净车间、整机装配调试车间、精密电子仪器生产车间都有严格的环境要求：(1)地面、墙壁、工作台带静电情况：光刻车间塑料板地面的静电电位约为500 1000V扩散间的塑料墙地面为700V，塑料顶棚为0 1000V。 (2)工作台面为500 2000V，最高可达5KV。 (3)风口、扩散间铝孔板的送风口为500 700V。 (4)人和服装可为30KV，非接地操作人员一般可带3 5KV，高时可达10KV。 (5)喷

10、射清洗液的高压纯水为2KV，聚四氟乙烯支架有8 12KV，蕊片托盘为6KV，硅片间的隔纸可达2KV。五、防静电措施。 静电击穿器件使其失效是在不知不觉中发生的，被静电损坏的LED不能用筛选方法排除，所以只有做好预防措施，建立一套防静电（ESD）生产工艺和测试流程规范。这对提高LED产品质量及成品率是十分关键的。主要的措施包括： 各环节要尽量减少接触这类LED器件的人数,限制人员不必要的走动，搬推椅子。 使用导电率好的包装袋来包装LED。 应戴上手套接触LED器件（但不能戴尼龙和橡皮手套）。 取出备用的LED器件后不要堆叠在一起，器件尽量不要互相接触。从包装袋中取出而暂时不用的器件，应用防静电袋

11、包装起来。必须用手接触LED的器件时，应接触管壳而避免接触LED器件的引出端。要接触LED器件前，应将手或身体接“地”一下，把静电释放干净。 电烙铁要求永久接地。 工作环境的相对湿度应保持在50%左右，不穿容易产生静电的工作服。 车间地面应采用含碳塑料，含碳橡胶或导电乙烯做成，电阻率105欧.cm或用静电耗散性材料，电阻率应在105欧.cm 109欧.cm之间。 椅子和工作台上应附加一层静电耗散材料，椅子的电阻率应是105欧.cm 108欧.cm之间。 工作服，棉制工作服有一定的导电性，最好使用防静电服。工作鞋要用静电耗散型材料做成，电阻率在105欧.cm 108欧.cm之间，也要有防静电鞋。

12、带上防静电手镯实际上是手镯与手接触，再把手镯接“地”，这样手与地就成为同电位，可将人身上的静电释放。 在工作区域使用离子风扇防止静电积累，因为离子风扇送出的负离子能与静电中和，不会使静电积累成很高电压。车间里所用的设备都要有良好的接地，接地电阻不能大于10欧。车间入口处一定要有接地金属球，人进入时先摸金属球，以释放身上的静电。下面是小弟的几点看法：部品的流程：来料检查（IQC）入库SMT生产车间上料生产部品检查（QC）组装成品检查OQC入库出货。实装车间生产设备流程安排：SMT设备安排：上板机（可选熊猫的）丝印机（SPF/SP28）AOI（OMRON VT-RPO/P）高速贴片机（MSH3/M

13、SR/CM402）多功能贴片机（MSF/CM402）AOI（VT-PRO/Z）回流炉（劲拓、伟创立）AOI（VT-WIN2）分离机下板机。AI设备安排：上板机（可选熊猫的）跨接线（JVK2B）卧插（AVK2B、US）竖插（TDK/RHS/RHS2B）下板机基板检查。点胶工艺流程：上板机（可选熊猫的）点胶机（富士）贴片机（松下、富士、环球）下板机基板检查。 生产工艺和工艺管理电子产品工艺流程（总流程、电子产品检测调试以及故障排除）电子产品系统是由整机、整机是由部件、部件是由零件、元器件等组成。由整机组成系统的工作主要是连接和调试，生产的工作不多，所以我们这里讲的电子产品生产工艺是指整机的生产工艺

14、。电子产品的装配过程是先将零件、元器件组装成部件，再将部件组装成整机，其核心工作是将元器件组装成具有一定功能的电路板部件或叫组件（PCBA）。本书所指的电子工艺基本上是指电路板组件的装配工艺。在电路板组装中，可以划分为机器自动装配和人工装配两类。机器装配主要指自动铁皮装配（SMT）、自动插件装配（AI）和自动焊接，人工装配指手工插件、手工补焊、修理和检验等。生产准备是将要投入生产的原材料、元器件进行整形，如元件剪脚、弯曲成需要的形状，导线整理成所需的长度，装上插接端子等等。这些工作是必须在流水线开工以前就完成的。自动贴片是将贴片封装的元器件用SMT技术贴装到印制板上，经回流焊工艺固定焊接在印制

15、板上。经装贴有表面封装元器件的电路板，送到自动插件机上，机器将可以机插的元器件插到电路板上的相应位置，经机器弯角初步固定后就可转交到手工插接线上去了。人工将那些不适合机插、机贴的元器件插好，经检验后送入波峰焊机或浸焊炉中焊接，焊接后的电路板个别不合格部分由人工进行补焊、修理，然后进行ICT静态测试，功能性能的检测和调试，外观检测等检测工序，完成以上工序的电路板即可进入整机装配了。SMT工艺流程一、片式元器件单面贴装工艺1. 来料检查2. 印刷焊膏3. 检查印刷效果4.贴片5.检查贴片效果 6. 检查回流焊工艺设置7. 回流焊接8. 检查焊接效果并最终检测说明：步骤1：检查元件、焊盘、焊膏是否有

16、氧化、焊锡成分是否匹配，集成电路引脚及其共面性。步骤2：通过焊膏印刷机或SMT焊膏印刷台、印刷专用刮板及SMT漏板将SMT焊膏漏印到PCB的焊盘上。步骤3：检查所印线路板焊膏是否有漏印，粘连、焊膏量是否合适等。步骤4：由贴片机或真空吸笔、镊子等完成贴装。步骤5：检查所贴元件是否放偏、放反或漏放，并修复，窄间距元件需用显微镜实体检查。步骤6：检查回流焊的工作条件，如电源电压、温度曲线设置等。步骤7：通过SMT回流焊设备进行回流焊接。步骤8：检查有无焊接缺陷，并修复。 二、片式元器件双面贴装工艺1. 来料检查2. 丝印A面焊膏3. 检查印刷效果4. 贴装A面元件 ，检查贴片效果 5. 回流焊接 6

17、.检查焊接效果 7. 印刷B面焊膏8.检查印刷效果 9. 贴装B面元件 ，检查贴片效果10.回流焊接11. 修理检查12.最终检测注意事项：1： A、B面的区分是线路板中元器件少而小的为A面，元器件多而大的为B面。2： 如果两面都有大封装元器件的话，需要使用不同熔点的焊膏。即：A面用高温焊膏，B面用低温焊膏3： 如果没有不同温度的焊膏，就需要增加一个步骤，即在步骤7完成后，需要将A面大封装元器件，用贴片红胶粘住，再进行B面的操作。4： 其它步骤操作同工艺一 三、研发中混装板贴装工艺1. 来料检查2. 滴涂焊膏3.检查滴涂效果4. 贴装元件5. 检查贴片效果 6. 回流焊接7. 检查焊接效果8.

18、焊插接件说明：步骤1：检查元件、焊盘、焊膏是否有氧化、焊锡成分是否匹配，集成电路引脚及其共面性。步骤2：用SMT焊膏分配器、空气压缩机将SMT针筒装焊膏中的焊膏滴涂到PCB焊盘上。步骤3：检查所滴涂的焊膏量是否合适，是否有漏涂或粘连。步骤4：由真空吸笔或镊子等配合完成。步骤5：检查所贴元件是否放偏、放反或漏放，并修复。步骤6：通过HT系列台式小型SMT回流焊设备进行回流焊接。步骤7：检查有无焊接缺陷，并修复。步骤8：由电烙铁、焊锡丝和助焊剂配合完成。 四、双面混装批量生产贴装工艺1. 来料检查2. 丝印A面焊膏3.检查印刷效果4.贴装A面元件 6.回流焊接 7.检查贴片效果7.检查焊接效果8. 印刷B面红胶9. 检查印刷效果10. 贴装B面元件11.检查贴片效果12.固化13.A面插装THT元件14. 检查插装效果15. 波峰焊接16.修理焊点清洗检测 式元器件单面贴装工艺