LED的制作流程及等离子在其上的应用

LED的制作工艺及等离子在其上的应用Prepareby:郭大为Date:2012/04/20什么是LED灯？LED即发光二极管，是一种半导体固体发光器件。它是利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。LED被称为第四代照明光源或绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。一.LED灯的制作流程1.进料检验2.固晶，固化3.键合4.灌胶5.切筋6.包装1.进料检验为保证产品质量，对每批采购的支架都要进行检验，主要核查各方面尺寸与标准尺寸是否一致。其次查看支架表面是否有异常现象，如氧化及管道弯曲现象。如下图采用投影仪观察。支架简介：支架的碗杯可分为两种，一种为椭圆形（蓝，绿光），另一种为圆形（红光）。从材料上可将支架分为铜，铁两种材料。如下：2.固晶固晶又称装片，目的在于将LED芯片装入支架碗杯中。a.将碗杯内部点入固晶胶。固晶胶分为导电胶与绝缘胶两种，起粘附性，导电性（银胶），导热性以及反光性能。b.将芯片与已点胶的碗杯粘合。其中红光用圆形碗杯支架封装，蓝绿光用椭圆形支架封装。芯片简介：VR0280BA红光芯片为倒装芯片，芯片表面圆形状为负极，底部为正极。芯片的尺寸为280微米x280微米，如右图：320芯片：分为蓝光和绿光两种。芯片表面左下角圆形电极为P极（正极），右上角扇形为N极（负极)。芯片尺寸为：320微米X320微米，如右图b.固化将固晶的半程品放入到烘箱烘烤，将胶体固化，让芯片牢牢的固定在支架。如下图烘箱：3.键合键合又称焊线，目的在于将芯片的正负极与碗杯的正负极相连。需要的设备：键合机（如右图）a.320芯片的键合320芯片的电极就在表面，键合时在P,N极上分别打上金线即可，芯片P极与支架非碗杯端相连，N极与碗杯端相连。b.由于红光与蓝绿光芯片结构不同，负极在上方，正极在下方，因此只能将N极与支架非碗杯端（负极）相连，而此时芯片的正极在碗杯内部，故胶须为导电胶，让芯片正极与支架碗杯端相连。如下图：4.灌胶灌胶的目的在于将键合后的支架灌上胶水，不仅保护LED芯片，而且可以提高发光效率。a.配胶将A胶（环氧树脂），B胶（触进剂），扩散剂，色剂按一定比例配成，通过搅拌机搅拌及真空干燥箱处理。b.灌封将灌胶所需的模条组装（将模条装入铝船中），再进行预热（防止气泡产生）。如右图：在对支架灌胶前将模条内部喷上离模剂，让灌胶完成后的支架更容易离模。将喷过离模剂的模条灌上胶水。如右图：c.粘胶把支架碗杯沾满胶，排除其中的气泡。d.插支架，压支架将粘完胶的的支架利用灌胶机插入已灌完胶的模条中，为了将支架插到位，对支架进行一下下压，再进行固化。如右图：e.前固化，后固化下压后的支架推入灌胶机内部进行前固化。前固化完成的产品经过离模站将支架与模条分离，再进行后固化，后固化为了环氧树脂得到充分固化，也对产品热老化。如右图：5.切筋a.前切将连在一起的灯管短脚切出及中筋切除。如右图：b.排测对前切完的管芯进行切除与检测。c.后切主要目的是将排测完在一起的灯管切开，也将长脚切出。注：长脚为正，短脚为负。如右图：二.等离子体在LED上的应用随着人们对能源的需求越来越高，LED以其高效，环保，安全的优势得到快速的发展，但LED在封装工艺中存在的污染物一直是其快速发展路上的一只拦路虎，支架与芯片表面的氧化物及颗粒污染物会降低产品质量，如果在封装工艺中点胶前，引线键合前及封装固化前进行等离子清洗，可有效去除污染物，同时在支架电镀前进行等离子清洗也可有限改善电镀效果。等离子表面处理的原理等离子体又称第四态，由基态的原子、分子，激发态的原子，分子，自由电子，正负离子，原子团及光子组成，在客观上显现中性。等离子体中的带点粒子可以通过化学或物理作用对工件表面进行处理，实现分子水平的污染物去除(一般厚度为3～30nm)，从而提高工件表面活性。被清除的污染物可能为有机物、环氧树脂、光刻胶、氧化物、微颗粒污染物等。对应不同的污染物，应采用不同的清洗工艺，根据选择的工艺气体不同，等离子清洗分为化学清洗、物理清洗及物理化学清洗。化学清洗:表面反应以化学反应为主的等离子体清洗。如氢气与物质有机物质发生反应，生成水挥发出去。物理清洗：表面反应以物理反应为主的等离子体清洗，也叫溅射腐蚀(SPE)。如Ar+在自偏压或外加偏压作用下被加速产生动能，然后轰击在放在负电极上的被清洗工件表面，一般用于去除氧化物、环氧树脂溢出或是微颗粒污染物，同时进行表面能活化。物理化学清洗：表面反应中物理反应与化学反应均起重要作用。等离子在LED工艺上的具体应用1.点胶前处理2.引线键合前处理3.LED封胶前处理4.改善支架电镀效果1.点胶前进行plasma处理点胶目的在于连接芯片与支架，但基板上的污染物会导致银胶呈圆球状，不利于芯片粘贴，而且容易导致芯片手工刺片是损伤，等离子处理后可使支架表面粗糙度及亲水性大大提高，有利于银胶平铺及芯片粘贴，同时可减少银胶的使用量。2.引线键合前进行plasma处理引线键合在于将芯片的正负极与支架的正负极相连，起连接的作用。将芯片粘贴到基板上，经过高温固化，其上存在的污染物可能含有颗粒及氧化物，使引线与芯片及支架之间的焊接不全或粘附性差。在引线键合前进行plasma处理，会显著提高其表面活性，从而提高键合强度和键合引线拉力的均匀性。而且键合刀头遇到污染物时须穿透污染物表面，需要较大的力度，plasma清洗后可降低此力度，甚至键合时产生的温度也可以降低。3.LED封装前进行plasma处理封胶是将键和后的支架灌上胶水，其作用不仅在于保护芯片，也可提高发光率。但在LED注入环氧胶过程中，污染物会导致气泡的成泡率偏高，从而导致产品质量及使用寿命低下。Plasma清洗后，芯片与基板会更加紧密的和胶体相结合，气泡将会大大减少，同时显著提高散热率和光的折射率。4.电镀前plasma处理电镀目的在基材上镀上一层金属，改变基材的表面性质或尺寸。但在实际操作过程中常会出现密着性不佳，有脱离现象。或是致密性不佳，导致镀层表面粗糙及均一性不好。使用等离子处理后则可有效改善此类现象，得到较为完美的镀层。小结近年来，由于半导体光电子技术的进步，LED的发光效率迅速提高，预示着一个新光源时代即将到来。就发光二极管的技术潜力和发展趋势来看，其发光效率将达到400lm/w以上，远远超过当前光效最高的高强度气体放电灯，成为世界上最亮的光源。而有利于环保、清洗均匀性好、重复性好、可控性强、具有三维处理能力及方向性选择处理的等离子清洗工艺应用到LED封装工艺中，必将推动LED产业更加快速的发展。本文转自