LED封装行业难点问题控制方案

LED封装难点解决方案浙江古越龙山电子科技发展有限公司李芳摘要：我司于2001年投资6000，0000美元专业生产SMD-LED，年产LED7.2亿颗，是国内最早最大的LED生产商之一。本人总结多年LED生产管理的经验，对生产过程LED掉料和白光色差这两个行业难点问题进行了较为具体的介绍，给出其分析方法及解决方案，对同行具有一定的借鉴和参考意义。关键词：掉料剥料白灯色差分光分色颜色一致性一、LED掉料问题控制方案1.LED掉料行业现状分析LED是一种可直接将电能转化为各种可见光的发光器件，具有工作电压低、体积小、寿命长、耗电量小、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，广泛用于手机、笔记本电脑、广告显示屏、家电及仪表盘等。什么是LED掉料：LED掉落遗失。正因为LED结构的优点是“小”，实际尺寸仅为1.6X0.8X0.6MM，相当于米的三分之一，这也导致了生产过程因太小极易掉落被踩坏或与垃圾混合，变为废弃物而损耗。LED掉料问题是封装企业业内生产控制的难点，根据LED封装企业的统计LED掉料比例高达1%，企业的掉料损耗每年达几十万~几百万不等。解决LED掉料问题，即降低掉料的比例具有现实意义，可以给企业降低生产成本，带来较大的经济回报。我司对掉料问题的研究起步较早，我司在掉料控制在行业处于领先地位，掉料比例可控制在0.3%左右，与行业掉料率相比，我司可减少损失=年生产总数量×(行业平均掉料比率-我司掉料比率)×每颗LED产品平均售价=720000000×（1%-0.3%）×0.10元/颗=504000元。2.LED掉料的原因掉料环节是在切割和测试包装这两个环节，这是LED工艺设计决定，到了切割环节，通过切割每片基板上的LED分成单个几千个单体LED，在测试环节又对每个单体LED的颜色、亮度等参数分成不同的等级，故控制切割和测包过程中的掉料是解决问题的关键。我司通过多年现场分析，不同对比试验、数据分析切割和测试包装的每个小流程和小细节，列出掉料的具体位置和原因，列出掉料主要的原因为A.剥边料时料掉在了边料堆中，B.手动剥料时掉在了地上；C.测试包装夹料不准料掉在台面上。3、控制掉料的方案A.剥边料时料掉在了边料堆中LED是先将基板贴在UV膜上，切割后需将多余的边料去除，在去除边料时LED掉入边料中，一般企业采取的方法就是人工挑出，但因为人工挑出效率较低，往往要靠作业人员的责任心，人员会视觉疲劳，回收掉料的效果非常不理想。而且随着用人成本的上升，这种方式越来越不科学。我司技术人员从筛谷原理上得到启发，通过测量产品尺寸长宽高1.6X0.8X0.6MM，而边料的尺寸长宽高为2.6X1.5X0.3MM和3.6X1.0X0.3MM，巧妙的利用了边料与LED之间存在的尺寸差异，定制LED专用掉料筛，网孔规格为1X1MM，通过对边料的筛选，尺寸小重量较重的LED能顺利通过1X1MM网孔有效筛出而边料却留在专用掉料筛，LED料掉回收率达90%，不仅减轻了操作人员的工作量，效率大大提升。B.手动剥料时掉在了地上我司将解决的方案定为剥料工作台上的设计不够合理，没有挡板防护功能，剥料时料易掉到工作台下面的地面上，重新设计一张剥料专用桌。原来剥料工作台上没有挡板，剥料时料易掉到工作台下面的地面上，自行设计专用工作台面有挡板防掉料，将离子风扇倒挂在剥料工作台，同时可供2人操作，操作方便，掉料少，而且剥料的效率还大大提高。通过一组操作人员在2台不同工作台进行剥料操作对比，剥料专用桌可以有效解决剥料时料掉在了地上的问题。C.测试包装夹料不准料掉在台面上a、测试包装时探针V型更改为针型，使测包配合度更好，减少掉料。探针多次测试会磨损或偏移，设定探针更换报警,定期更换或调整，每测试100万次，测试报警提示更换或调整,减秒探针磨损掉料。b、每台测试设备安装1个吸料器，生产结束后用吸料器将设备上的料吸干净，料统一回收，掉料率大幅下降。二、LED白光色差问题解决方案1.白光色差行业现状随着近年来国家“家电下乡”政策的推行，以绿色环保节能为主题的LED发光二极管在家电行业的应用越来越广泛，特别是白光二极管大量应用到了空调、冰箱、电磁炉等家电的数码显示面板上。但因为人的眼睛对白光比较敏感，且白光一致性难控制，白光二极管色差的投诉在LED行业是普遍存在的问题，多年来我司认真分析白光的发光原理，在白光色差控制的手段和方法走在行业前沿。2.白光的发光原理白光是利用各种颜色光混合产生混合光，其原理就是色度学中三基色光为基础。目前有三种不同白光制作工艺。第一种为红、绿、蓝的芯片集成在一起得到白光。第二种用紫光或紫外光激发三基色荧光粉或多种发光色的荧光粉，从而得到白光。第三种方法是用蓝色芯片激励黄色荧光粉。将黄色荧光粉敷涂在蓝色芯片表面，蓝色芯片在激励黄色荧光粉后产生的白光光通量是原蓝光光通量的8倍，我司目前就是使用这种方式生产白光。3.白光色差的原因什么是白光色差，即多颗白光LED在整块显示面板上部分区域出现亮度或颜色上的差异，给人不均匀不整体的感觉。引起色差的原因是A、白光LED与LED之间即同个BIN级之间离散性过大；B、分光色分色测试的时候色块划分过粗引起色差。C、测试误差过大引起色差4.白光色差的控制方法A.控制同个BIN级之间离散性过大引起的色差白光的发光原理可知蓝光芯片和荧光粉激发出来的混合光。蓝光芯片和荧光粉的品质决定白光的品质，蓝光芯片和荧光粉的离散性小，白光的一致性就好。我司从蓝光芯片和荧光粉的品质来控制色差。在业内蓝光波长一般芯片都是通过主波长来进行2.5NM~5NM分档，而对白光来说激发荧光粉需要的是蓝光芯片的峰值波长。我司选择三安、晶元等知名度高，性价比高的蓝光，并以波长以1.3nm分档投料，提高白光的一致性。相同道理我司选用荧光粉形状规则，颗料大小的一致性好，粉的比例偏差小的荧光胶饼厂商作为我司的荧光粉供应商。对荧光粉波长的一致性采用试验比较法进行验证，即通过测试多颗LED的波峰图，波峰图波峰重合度好达98%以上才能大批量投产使用。同时我司还考虑蓝光芯片和荧光粉波段的匹配性，使激发波长受激发波长之间匹配性好，以提高激发效率和白光的一致性，使做出的白光LED相比同行在衰减、色差控制方面有了很大的提高。B.控制色块划分过粗引起色差分光色分色的控制，分光分色包括细分电压、色度坐标、亮度、色温，我司采用细分色块法来减少色差。目前我司的电压以0.1V进行细分，色度坐标采用X轴细分和Y轴细分法，为保证白光的一致性。我司采用Y轴以0.01细分，X轴0.025细分，亮度我司采用1：1.2的比例分档，同时还增加对蓝光芯片波长、色温的测试项目。我司采用这种分光色分色的方法，有效的解决了色块划分过粗引起的色差。C.控制测试误差过大引起色差在实际的测试过程中我司还对测试光学镜头的高低和镜粗糙程度进行配合优化，尽量使测试出的数据能反映出LED的发光颜色。测试白光时我司更换为针型探针，有效解决了电压偏差大的问题引起的色差。结论：前文总结LED掉料控制、白灯色差控制二种典型的难点问题我司的解决方案。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将层出不穷，我们的生产问题也将不断减少。参考文献1.《白光发光二极管及其集成光源模块的研究》张哲娟：华东师范大学2.《白光LED用荧光粉的发展现状》印琰:南京工业大学材料科学与工程学院3.《白光LED的发射光谱和色品质特性》半导体技术