LED封装工艺常见异常浅析

深圳雷曼光电科技股份有限公司整理：封装工艺常见异常浅析前言：LED是一种可直接将电能转化为可见光的发光器件,主要是电子经由发光中心与电洞复合而发光，具有工作电压低、体积小、寿命长，耗电量小、发光效率高、光色纯、结构牢固、抗冲击、耐振动、性能稳定可靠、重量轻、而且能够配合轻、薄和小型化之应用设备的需求等一系列特性,成为日常生活中十分普遍的产品。但是产品制作过程中异常问题如果没有得到很好地解决或防治,就会造成产品光电性能达不到设计要求，生产良率偏低等，都将严重制约公司的成长与发展。以下就一些常见生产异常进行简单的分析及说明：一、角度异常LED的发光角度是一个很重要的光学参数，特别是在要求比较高的显示屏领域，单颗灯的角度一般要控制在±5°以内，而且RGB三种颜色的灯的发光角度尽量一致，最好不要相差8°以上，这都要求我们每批次生产的角度一致性要好，偏大或偏小都将严重影响到产品的品质。分析及解决方案：1、首先测量产品全高(卡高+胶体高度)，如有异常再测量模条卡点高度：a、如卡高在规格范围内，可确认为机台压支架时压的过深或没压下去，因此调试机台即可解决。b、如卡高不在范围内，一个因素为模条本身来料卡点就已经不良，需及时反馈供应商改善并更换模条，另一个因素为模条在使用过程中因为机械损耗而使卡点越做越低，因此模条在达到使用回合数极限之前需及时换上新模，避免因此而产生角度异常。2、拿最开始承认的模条所做的灯仔样品在投影仪下画出其外形图，再拿角度异常产品与其对比外形，如有较大差异，可初步确认模条模仁R角已出现不良而导致角度异常，需更换模条生产。因一般公司都没有专门测试R角的仪器，因此可以寄回异常模条给模条供应商协助分析。3、拿异常产品打磨及腐蚀10PCS左右，再测试其支架深度及晶片高度，支架偏深及晶片偏浅将导致角度偏小，反之则偏大，因此如测试不在规格之内，需及时反馈供应商并更换新的支架及晶片。(以下附上一份分析报告供大家参考)(******型号)角度偏小分析报告(1)问题点FQC在抽测封胶型号******时发现角度偏低，规格105度，实测在87.3度—96.3度，平均90.7度。(2)原因推测1.产线用错物料或者配胶时出错导致角度偏低。2.产品深插，导致角度偏低。3.模条LENS的R角发生变化，导致角度偏低。4.支架太深或晶片高度太低导致角度偏低。(3)试验方法及验证过程深圳雷曼光电科技股份有限公司整理：去产线核对所使用的物料以及配胶房所登记的配胶记录，没有发现异常。结论：可排除是我公司产线用错物料或者配胶时出错导致角度偏低。2.验证是否为产品深插，导致角度偏低.2.1拿产线提供的产品测量产品全高，规格：8.6mm，实测平均：8.651mm，在规格之内。2.2拿上批次产品(平均角度在107度)测量全高，实测平均：8.58mm。结论：本批次产品相对上批次产品全高较高，这是导致这批次角度相对上批次角度偏低的一个因素。3.验证是否为模条LENS的R角发生变化，导致角度偏低.3.1拿上批次一颗角度为106度的灯仔做标准，在投影仪下画一个灯仔外形图，再拿本批次的角度偏小产品与其进行外形对比，发现本批次的产品外形明显比上批次的产品偏小一点。(图像对比见下图)深圳雷曼光电科技股份有限公司整理：结论：从对比来看，本批次的模条LENS的R角已发生了变化，这是导致角度偏低的另一个因素。4.验证是否为支架太深或晶片高度太低导致角度偏低.4.1分别拿本批次和上批次各10PCS灯仔进行打磨，测试其支架深度和晶片高度，发现两者相差不大。结论：从数据来看，此次支架深度和晶片高度对角度的影响很小，可排除。(4)总结1.导致本次角度偏低的因素主要是：a、本批次产品相对上批次产品全高较高，会导致角度有一定的偏低。b、本批次的模条LENS已发生了变化，这是导致角度偏低的一个主要因素。2.针对此次模条LENS的R角已发生了变化，请品质部回馈供应商改善。3.本批次的产品暂停止生产，后续等供应商提供新的合格模条后再继续生产。二、气泡气泡问题是在LED生产封装过程中一个非常普遍存在现象，相信大部分封装企业都或多或少被其所困恼。以下就各种气泡的产生原因及解决方案做一个简单的分析，供各位参考：产生原因：1、支架碗杯过深时，且胶体有一定的粘度，胶体来不及从支架碗杯边沿流向支架杯底,支架碗杯就已经被粘满,将部分空气堵在杯里而形成杯内小气泡(见图一)。2、支架变形/粘胶太少导致碗杯未沾到胶或未沾满容易产生杯内/杯上大气泡(见图二)。3、抽真空不够、配胶时间过长及机台清洗不够都容易产生灯头气泡(见图三)。深圳雷曼光电科技股份有限公司整理：解决方案：1、粘胶前对支架预热，因为支架加热后能加快胶水流动，从而能快速的排除杯内空气。2、支架碗杯过深时采取二次粘胶工艺，第一次粘胶是少量胶体先从支架碗杯边沿慢慢流下盖注晶片,将支架杯底的空气挤出，第二次粘胶再把支架沾满。大家可根据支架的深度，适当的调节好第一/二次粘胶时间以及两次粘胶间的时间间隔。3、粘胶处的胶水最好2个小时更换，因为胶水使用太久容易变稠而影响其流动性。4、根据支架碗杯大小/深度不同,调整封胶机台滚轮的转速,碗杯越深,滚轮的转速要调得越慢,同时粘胶的时间要调长,但要适当,太长会影响封装速度,太短会导致胶体粘不满碗杯而产生气泡,以胶水粘满支架碗杯为佳,如果支架碗杯浅则反之。(******型号)气泡不良分析改善报告(1)问题点：生产部反映******型号封胶过程中晶片边上有气泡，不良比例为5%左右，良率偏低。(2)分析步骤：对封胶机台的气泡不良进行抽检，抽检数据如下：第一次抽检2K,发现气泡15PCS，不良比例为0.75%,抽检时间为刚洗沾胶机。第二次抽检2K,发现气泡26PCS，不良比例为1.3%，抽检时间为洗沾胶机后3小时。1、对气泡不良品进行分析：a、不良品中有95%左右的在晶片的边缘。b、不良品中90%左右的气泡在离粘胶面较远的晶片的两边。2、因此机种支架较深(杯深0.45MM)，目前采用二次沾胶的生产工艺，观察封胶机台点胶的地方，发现第一次粘胶后，刚洗沾胶头后胶水可以从支架碗杯边沿流向支架杯底，但是二个小时左右后第一次粘胶有些就还没有流到支架的杯底(主要是随着时间的增加，胶水变稠了，流动性变差)，第二次点胶就将支架填满，导致部分空气堵在碗杯而形成气泡。(目前产线胶水的使用时间在2.5-3.5小时左右)3、小结：气泡不良主要是第一次粘胶后，胶水还未完全从支架碗杯边沿流向支架杯底盖住晶片，第二次点胶就已将支架填满，导致部分空气堵在碗杯而形成气泡。(3)改善建议：深圳雷曼光电科技股份有限公司整理：、工程针对此不良原因，主要从改善胶水的流动性着手，进行了以下改善措施：a、增加两次点胶间的时间间隔，从1.5S增加到2.5S，使胶水有更充足的时间流向支架杯底，防止部分空气堵在碗杯而形成气泡。b、粘胶滚轮处的胶水需30分钟配好且2小时内更换，防止胶水使用太久而变稠，影响其流动性。c、在支架粘胶前对支架进行100℃预热30分钟，支架加热后会使胶体变稀而加快流速动,从而胶水沿支架碗杯边缘流下的速度加快,使胶水能完全盖住晶片，防止气泡的产生。2、在采取了上述3个措施之后，工程抽检10K，在显微镜下发现气泡16PCS，肉眼最多能看到8PCS(生产、品质、工程各一人观察),说明气泡已明显减少及变小。3、因现阶段的预热方式为烤箱预热，在拿出来再使用中支架又有了一定的降温，影响其预热效果。4、建议尽快在每个机台上直接加上其加热装置，支架加热后会使胶体变稀而加快流动,从而胶水沿支架碗杯边缘流下的速度加快，因此相信其气泡会有根本的改善。三、IR反向漏电流IR：在限定条件下反向漏电流,为二极管的基本特性,按LED以前的常规规定，指反向电压在5V时的反向漏电流。随着发光二极管性能的提高，反向漏电流会越来越小。IR越小越好,产生原因为电子的不规则移动。IR产生主要原因：1、晶片本身品质问题。图一、图二为IR不良品送晶片供应商分析回馈图片。经分析IR原因为晶片本身切割异常所导致。深圳雷曼光电科技股份有限公司整理：、银胶点的太多，严重时会导致短路。3、静电击伤。4.焊线压力控制不当，造成晶片内崩导致IR升高。解决方案：1、银胶胶量需控制在晶片高度的1/3~1/2。2、人体及机台静电量需控制在50V以下。3、焊线第一点的压力应控制在30g-45g之间为佳。四、结束语总之、针对目前LED封装工艺中的各种生产不良等问题，本文主要就角度异常、气泡、IR三个异常进行分析及提出解决方案。可以相信，随着LED技术的不断发展以及封装工艺的不断完善，更新更好的技术方案及产品将层出不穷，同时我们的生产异常也将会不断减少。