LED封装物料介绍

LED封装物料目录•一，LED基本概念介绍；•二，LED封装所用物料明细；•三，分别对各种物料进行分析介绍。一，LED基本概念•1.什么叫LED？发光原理是什么？•LED（LightEmittingDiode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个“P-N结”。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长决定光的颜色，是由形成P-N结材料的禁带宽度决定的。2.5米宽耐力板已由正成企业安装调试成功！大大改善采光效果•2.LED种类LED大致可分为Lamp-LED、TOP-LED、Side-LED、SMD-LED、High-Power-LED、EMC-LED、COB-LED、FlipChip-LED等。•3.LED优点LED的优点主要有:体积小、高节能、使用寿命长、多变幻、高新尖、环保、坚固耐用等。二，LED封装所用物料•LED封装主要相关原物料有PIN针、PCB、COB基板、支架、银胶/绝缘胶、芯片、荧光粉、、抗沉淀粉、扩散剂、铝线/金线、环氧树脂、硅胶、围坝胶、REF、TAPE、模条、导光板、扩散片/反射片等1.基板COB基板铝基板、铜基板、环氧-玻纤布基PCB、陶瓷板…特征：1.散热性金属基板散热性能优越，但铝基板有一层绝缘导热层，导热率很低，严重影响铝基板整体导热能力。2.机械加工性能金属基覆铜板具有高机械强度和韧性，此点大大优于刚性树脂类覆铜板和陶瓷基板。3.热膨胀系数陶瓷板与LED芯片衬底热膨胀系数相近，稳定性优异。基板名称热传导率W/m*K铝基板237铜基板398环氧-玻纤布基PCB0.3陶瓷板24AL铝23Cu铜17.5Al2O3陶瓷5.4LED蓝宝石衬底5.4镜面铝定义：通过轧延、打磨等多种方法处理，使板材表面呈现镜面效果的铝板。镜面铝分类：贴膜镜面铝，国产抛光镜面铝，进口抛光镜面铝，进口氧化镜面铝，以及超镜面铝板。镜面反射率：86%普通镜面和95%超镜面（目前市场上已出现98%的镜面铝）。阳极氧化镜面铝：铝经过阳极氧化处理，可在表面形成较高电绝缘性的氧化铝薄膜，该薄膜的导热系数约为2W/（m·K），高于铝基覆铜板中绝缘层的0.2-0.8W/（m·K），且氧化铝薄膜的厚度远小于绝缘层，所以优势是比较明显的。陶瓷板陶瓷散热基板材料分类：AL2O3或ALN陶瓷基板陶瓷散热基板工艺分类：▲LTCC又称为低温共烧多层陶瓷基板▲HTCC又称为高温共烧多层陶瓷▲DBC直接接合铜基板▲DPC直接镀铜基板陶瓷散热基板特性比较-热传导率LTCC为降低其烧结温度而添加了30%～50%的玻璃材料，使其热传导率降至2～3W/m▪K左右；HTCC因其普遍共烧温度略低于纯Al2O3基板之烧结温度，而使其因材料密度较低使得热传导系数低Al2O3基板约在16～17W/m▪K之间。DBCDPC略基板名称热传导系数（W/m▪K）氧化铝（AL2O3）20-24氮化铝（ALN)130-2002.支架支架分为1W大功率支架，LAMP支架和SMD支架支架镀银：提高光反射率失效模式：银层与空气中硫化氢、氧化合物、酸、碱、盐类反应，或经紫外线照射，发黄发黑，并导致密封胶和支架剥离1W大功率支架PPA高温尼龙，耐温更高，吸湿更少,热稳定,光稳定,热变形温度约在300度，可过回流焊肯定没问题共晶焊制程，基本也能承受共晶焊LCP塑胶支架，液晶树脂，可满足温度高的共晶焊，有长期耐黄变性，但无法做到PPA能的白度，初始亮度较差而无法大量推广。陶瓷LED支架散热性好，价格较为昂贵，约为PPA支架的10倍lamp-LED支架支架材质支架一般分为碗杯型、平头型和特殊型,其材质为通常为铁材,根据需要可选择铜材.支架厚度通常为0.5mm,支架外部电镀Ag/Cu/Ni/或Sn等物质.支架电镀支架电镀可分为半镀和全镀,半镀是电镀支架上Bar下约2mm以上区域,全镀为整个支架电镀.半镀可节省支架成本,目前使用的2002系列支架大部分为半镀支架.一般电镀厚度在60″支架的保存支架应有常温下密封保存,当支架表面变色时,要停止使用.lamp-LED支架类型特点:可做两或三晶片LED.可共阴极或共阳极4PIN带杯支架4PIN侧光支架3PIN带杯支架3PIN侧光支架食人鱼支架食人鱼支架为铜制的，面积较大，传导快承受电流70-80mASMD28103528单晶支架3528三晶支架5050支架特点:可做高亮度3晶产品,散热较好.DBC高绝缘性的Al2O3或AlN陶瓷支架的单面或双面覆上铜金属后，经由高温1065~1085℃的环境加热，使铜金属因高温氧化、扩散与Al2O3材质产生(Eutectic)共晶熔体，使铜金与陶瓷支架黏合，形成陶瓷复合金属支架，最后依据线路设计，以蚀刻方式备制线路直接接合铜支架(DBC)DPC技术则是利用直接披覆技术，将Cu沉积于Al2O3支架之上，其制程结合材料与薄膜制程技术，其产品为近年最普遍使用的陶瓷散热支架。直接镀铜支架(DPC)DPC的制程温度仅需250~350℃左右的温度即可完成散热支架的制作，完全避免了高温对于材料所造成的破坏或尺寸变异的现象，也排除了制造成本费用高的问题。DPC则是采用的薄膜制程制作，利用了真空镀膜、黄光微影制程制作线路，使支架上的线路能够更加精确，表面平整度高，再利用电镀/电化学镀沉积方式增加线路的厚度，DPC金属线路厚度可依产品实际需求(金属厚度与线路解析度)而设计。解析度在金属线路深宽比为1:1的原则下约在10~50um之间。因此，DPC杜绝了LTCC/HTCC的烧结收缩比例及厚膜制程的网版张网问题。线路高精准度与高表面平整度的的特性，非常适用于覆晶/共晶接合方式的制程，能够大幅减少LED产品的导线截陎积，进而提升散热的效率。然而其材料控制与制程技术整合能力要求较高，这使得跨入DPC产业并能稳定生产的技术门槛相对较高。金线：电导率大、耐腐蚀、韧性好，最大优点是抗氧化，常用键合线金银合金线：适用于LED直插和SMD产品封装焊线镀钯铜线：适用于LED直插和集成电路封装焊线铜线：高纯铜,适用于功率器件封装焊线，价格金线10%-30%,电导热导机械性能，焊点可靠性大于金铝线：多半用在功率型组件的封装,线径较粗有5mil~20mil，在分立器件上因为功率的原因也会长期占据市场金线失效模式：1.虚焊脱焊，工艺不当，芯片表面氧化2.和铝的金属间化合物：“紫斑”（AuAl2）和“白斑”（Au2Al），Au和Al两种元素的扩散速率不同，导致界面处形成柯肯德尔孔洞以及裂纹。降低了焊点力学性能和电学性能2，键合线铜线失效模式：1.铜容易被氧化，键合工艺不稳定2.硬度、屈服强度等物理参数高于金和铝，键合需要更大的超声能量和键合压力，硅芯片造成损伤铝线失效模式：1.断颈，基板松动不稳，夹具不良2.芯片漏电，线尾过长3.虚焊，脱焊，电极氧化不良4.打线后芯片破损，芯片问题，机台压力设置金线与铝线的性能对比一：电学性能，导电性。金在20℃时为4.55ohm^-1，而铝的为3.65ohm^-1，金的导电性较高表示相同直径下的线可以输送更多的电流，电阻率则相反，对于电流的迟滞效应较不明显，利于电荷输送。二：热学性能，热传导系数比较。金的热传导系数为317铝的热传导系数为237另外金的受热膨胀系数为14.2，铝的23.1，受热之后铝的膨胀最为明显。三：机械性能TS（TensileStrength,抗张强度），金在每平方公厘可以抗张强最多220N的强度，铝最多200，在打线时，因为打线机会对线材做出拉动looping的动作，如果张强度不够容易造成断线。四：化学属性铝是活泼金属，在干燥空气中铝的表面立即形成厚约50埃的致密氧化膜，使铝不会进一步氧化。金的化学性质稳定，具有很强的抗腐蚀性，在空气中从常温到高温一般均不氧化。金线与铝线的优势与劣势金线具有电导率大、耐腐蚀、韧性、抗氧化性好等优点，广泛应用于集成电路，相比较其它材质而言金线价格最贵。铝线电导率、耐腐蚀、韧性等与金线相比较差，目前多用于功率型组件上，价格便宜。金属间键合✪铝与金键合后化合物的生成会减弱金属间的键结，原因在于,金(2.54)的电负度和铝(1.61)的电负度的差别比较大,电负度差大反应力越大。✪铝与铜的电负值差异比与金的小，键合性能优于铝与金键合。✪铜与银的电负值接近，结合效果较好。（芯片在选择铝线键合时芯片电极选择铝电极比金电极性能更优）金属电负性金2.54银1.93铜1.9铝1.61银线优点■性性比金低■打线参数与金线相当■耐电流比金高■适合各种焊线机（手动)■不吸光,增光5~10%■不需保保护气体■干净空气中不氧化■导热最佳,适合高功率银线环境要求■无硫化物■无氯化物■无臭氧,及各种毒化物3，芯片芯片主要技术参数LED芯片衬底碳化硅(SiC)、蓝宝石(Al2O3)、硅(Si)三种衬底比较衬底材料导热系数W/(m·K)膨胀系数(x10E-6)稳定性导热性成本ESD(抗静电)碳化硅(SiC)490-1.4良好高好蓝宝石(Al2O3)461.9一般差为SiC的1/10一般硅(Si)1505~20良好为蓝宝石的1/10好SiC衬底化学稳定性好、导电性能好、导热性能好、不吸收可见光价格太高、晶体质量难以达到Al2O3和Si那么好、机械加工性能比较差吸收380nm以下的紫外光，不适合380nm以下的紫外LED。优异的的导电性能和导热性能，采用上下电极结构硅衬底硅衬底的芯片电极有两种接触方式，分别是L接触（Laterial,水平接触）和V接触（Vertical，垂直接触），LED芯片内部电流可以是横向也可以是纵向流动的。电流可以纵向流动，因此增大了LED的发光面积，从而提高了LED的出光效率。因为硅是热的良导体，所以器件的导热性能可以明显改善，从而延长了器件的寿命。蓝宝石衬底化学稳定性好、不吸收可见光、价格适中、制造技术相对成熟；不足方面虽然很多，但均被克服，很大的晶格失配被过渡层生长技术所克服导电性能差通过同侧P、N电极所克服机械性能差不易切割通过雷射划片所克服很大的热失配对外延层形成压应力因而不会龟裂但差的导热性在器件小电流工作下没有暴露出明显不足，却在功率型器件大电流工作下问题十分突出。LED芯片的分类1.按发光亮度分:A.一般亮度:R﹑H﹑G﹑Y﹑E等.B.高亮度:VG﹑VY﹑SR等C.超高亮度:UG﹑UY﹑UR﹑UYS﹑URF﹑UE等D.不可見光(紅外線):IR﹑SIR﹑VIR﹑HIRE.紅外線接收管:PTF.光電管:PD2.按組成元素分:二元晶片(磷﹑鎵):H﹑G等三元晶片（磷﹑鎵﹑砷）:SR﹑HR﹑UR等四元晶片(磷﹑鋁﹑鎵﹑銦):SRF﹑HRF﹑URF﹑VY﹑HY﹑UY﹑UYS﹑UE﹑HE、UG3.按材料特性分正装结构P型GaN传导性能不佳，需在P区表面蒸镀一层Ni-Au金属电极层。P区为获得好的电流扩展，Ni-Au金属电极层不能太薄，器件的发光效率受到很大影响，要同时兼顾电流扩展与出光效率二个因素。金属薄膜的存在，总会使透光性能变差。引线焊点的存在也使器件的出光效率受到影响。GaNLED倒装芯片的结构可以从根本上消除上面的问题。倒装结构1.基材是硅；2.电气面及焊凸在元件下表面；3.组装在基板后需要做底部填充倒装底部填料一般为热固性聚合物与二氧化硅组合芯片的储存条件•开封前在温度不超过30°，湿度不超过80%可长期保存；开封后相同温度湿度保存（湿度越低越好），下次使用前最好烘焙处理，温度60-80°，烘焙24小时。不同厂家LED储存方式略有不同，这个还要考虑防静电等级及表面封装方式等因素！（参考cree）•开封前常温（温度不超过40℃）湿度不超过80%可长期保存，开封后常温，无尘使