一、大功率LED封装技术

1、大功率LED和普通LED技术工艺上的不同

大功率LED是LED节能灯的一种，相对于小功率LED来说，大功率LED的单颗功率更高，亮度更亮，价格更高。小功率LED额定电流都是20mA，额定电流大于20mA的基本上都可以算作大功率。大功率的亮度单位为lm（流明），小功率的亮度单位一般为mcd。

1）  大功率LED目前的分类标准由三种：第一种是按功率大小分，封装成型后按功率不同分类；第二种可以按封装工艺不同分类；第三种是按光衰程度不同分类。

2）  大功率LED封装由于结构和工艺复杂，直接影响到LED的使用性能和寿命，其主要功能包括：机械保护、加强散热、光学控制、供电管理。

2、大功率LED封装的关键技术

大功率LED封装主要涉及光、热、电、结构与工艺等方面，其中光是目的、热是关键、电结构与工艺是手段、而性能是封装水平的具体体现，具体而言大功率LED封装的关键技术包括以下几个方面：

1）  低热阻封装技术：改善LED封装的关键在于减少界面和界面接触热阻，增强散热，因此晶片和散热基板间的热界面材料（TIM）选择十分重要；

2）  大功率LED封装电极形式和衬底减薄技术：加大芯片尺寸法、硅衬底倒装法、陶瓷基板倒装法、蓝宝石衬底倒装法（机械研磨抛光减薄法、激光剥离的方法LLO、丰田方法TG）、AlGaInN/碳化硅（SiC）背面出光法

3）  阵列封装与系统集成技术

a.LED封装技术和结构发展过程：Lmap—SMT—COB—SiP

b.板上晶片直装式（COB）封装，需要考虑散热问题（晶片排列面积、晶片间距、晶片耐高温性），光学设计（一次光学设计、二次光学设计）及可靠性；

c.系统封装式（SiP）LED封装，其核心技术为超低热阻基材和嵌入式被动组件设计及制作；

d.陶瓷可变电阻基板新型封装技术。

3、大功率LED封装工艺流程：进料—料检—固晶—焊线—点荧光粉—烘烤—看外观—热测—切单粒—分光分色—包装—QA—入库—出库

4、大功率LED的晶片装架

1）装架基础

目的：用银胶将芯片固定在支架的载片区上，使芯片和支架形成良好的接触；

技术要求：芯片必须四周包胶，银胶高度不得超过芯片高度的1/3，芯片要放置平整，无缺胶、粘胶、装反、芯片无损伤、沾污；

工艺要求：物料需正确存放和使用。

2）装架设备：自动装架机台，需注意吸嘴和点胶头的选择。

5、大功率LED的封装固晶

固晶基础、灌胶设备、固晶机设备

6、提高LED固晶品质六大步骤：

1）严格检测固晶站的LED原物料

2）减少不利的人为因素

3）保证不会出现机台不良；

4）执行正确的调机方法；

5）掌握好制程；

 

 

6）保持环境符合要求。

7、大功率LED的封装焊线：

压焊的目的是将电极引到LED芯片上，完成产品内外引线的连接工作。LED的压焊工艺有金丝球焊和铝丝压焊两种，对铝丝压焊的过程是：先在LED芯片电极上压上第一点，再将铝丝拉到相应的支架上方，压上第二点后扯断铝丝。金丝球焊过程则在压第一点前先烧个球，其余过程类似。

8、大功率LED封装的未来

1）在未来大功率阵列式组装方式上，SMD和COB要共存很长一段时间；

2）LED真空包装印刷封装技术；

3）几种典型大功率封装： 产品形式（传统直插式、仿食人鱼式、铝基板封装式、TO封装、贴片式SMD、Emitter式、灯泡式）；芯片组合（单芯片、多芯片）；透镜封装（环氧树脂封装、光学硅胶直接灌封、光学透镜+柔性光学硅胶灌封、软性光学硅胶模压成型）。

 

二、大功率LED装架、点胶、固晶操作规范工艺卡

此处重点摘录导电胶的使用规范：

1、导电胶的使用规范

1）领取时间：在剩余最后一支针筒时领取新的原装导电胶；

2）分装过程：

a.从仓库领来的导电胶，放在室温下进行回温后，把瓶子上产生的水汽用干净的无尘布擦净；打开瓶盖，用专用搅拌工具沿同一方向搅拌约10min后，先分装进针筒（依生产需要，每次分装允许的数量小于等于7针筒）；其余的导电胶分装进罐装容器（A\B\C三罐），等待下一次的分装；分装完成后必须立即送进0-5度冰箱保存，做好记录。

b.搅拌工具用完后及时清洗，清洗时可先用包装支架的白纸擦去大部分的粘结胶，后放在超声波内用丙酮进行超声波清洗5min，晾干后待下一次使用。

3）分装后的状态标识：

a.分装进罐装容器、针筒后，须采用皱纹胶布在罐装容器，针筒上做状态标识。标注型号、有效期（指原装容器上标识的材料有效期），罐装容器序号(A\B\C)/针筒序号；

b.导电胶在小于5度的储存条件下，必须于1个月内用完，回温次数不得多于5次。

4）分装后的使用：

a.分装进针筒的导电胶在冰箱中放置时须指定人员每天旋转针筒180度，且非指定人员不得打开冰箱；由指定人员从冰箱中取出分装进针筒的导电胶，按工艺要求进行醒料，统一发给机台操作人员待用或加入机台胶盘；

b.醒料：生产使用时，针筒应垂直放置进行回温；且须待导电胶回温30min后，方能使用；

c.每次加胶动作完成后，针筒必须立即放回0-5度冰箱保存；非装架使用的，未过期失效的导电胶不用时也应及时放入并行存储。

5）使用注意事项：

a.连续使用时，必须2天清洗一次胶盘；

b.无法连续使用时，每次添加的胶量应能在18h内用完，若用不完或停用18h以上，须清洗胶盘；

c.银胶一天使用完一支针筒（5ml），未使用完的不再用于装架，只供第二天点胶使用；

d.使用完的针筒，不再放回冰箱，由专人统一回收，交厂统一进行处理

 

三、白光LED封装技术

1、白光LED光效飞跃的历程和电光转换效率极限：

1）白光LED光效飞跃的历程：

◆2006年6月日亚化学发布光效100lm/W的白色LED；

◆2006年7月Cree开发出光效率达到131100lm/W的白光LED；

◆2006年12月日亚化学白色LED发光效率增至150lm/W；

◆2006年12月首尔半导体单芯片白光LED光效达100lm/W；

◆2006年12月艾笛森芯片白光LED最高亮度250lm；

◆2007年2月CAO Group Dynasty系列LED光效达100lm/W；

◆2007年8月欧司朗发布光效达85lm/W的红色及橙色系LED；

◆2007年9月西铁城电子开发出540lm照明用白色LED；

◆2007年9月日亚化学发布350mA时光效134lm/W高功率白色LED；

◆2008年5月日本LED照明推进协会修改普通照明用白光LED开发蓝图；

◆2008年7月东芝将上市光通量为90lm的白色LED；

◆2008年10月Cree发布光效达157lm/W的白色LED；

◆2009年12月Cree发布光效达186lm/W的白色LED；

◆2010年1月Cree发布光效达208lm/W的白色LED；

◆目前中国大陆LED封装企业近2000家，大部分厂家的白光LED光效达到120lm/W以上。

2）白光LED电光转换效率极限：电能全部转换为光能的电光转化效率是330lm/W，暖白色的光效会稍低，也就是说，一颗完美的1W白光LED，在357mA电源驱动下，正向压降为2.8V，发光通量为330lm（电能全部转换为光能的当量）。

2、白光LED发光原理及技术指标

1）白光LED发光原理：

a.多色芯片白光LED（三色芯片RGB、四芯片BGRY）

b.双色芯片白光LED（B+Y、B+YG、BG+Y芯片）

c.蓝色单芯片+荧光粉白光LED（InGaN蓝芯片+黄荧光粉YAG、InGaN蓝芯片+红荧光粉+绿荧光粉）

d.紫外单芯片+红、绿、蓝荧光粉白光LED；

e.黄LED+ZnSe单结晶基板白光LED；

f.光子晶体白光LED；

g.无荧光粉量子阱白光LED。

2）白光LED特殊的技术指标：光通量、发光效率、色温、显色指数、稳定性、寿命。

3、白光LED的工艺流程和制作方法

蓝光芯片—工艺说明—固定芯片—焊线—灌胶—LED的生产环境—烘烤芯片—涂覆荧光粉

4、大功率白光LED的制作

1）自动喷胶设备；

2）大功率白光LED的三个通道：电流通道、出光通道、热通道。这三个通道能否设计好，对于大功率LED来说是至关重要的。

3）大功率白光LED的评价

a.经过一段时间连续点亮，它的光通量衰减曲线是怎样的？反向漏电有什么变化？色温有什么变化？

b.大功率白光LED的色温分布是怎样的？光强的分布情况是怎样的？

c.热阻大小是多少？

5、白光LED的可靠性及使用寿命

1）影响白光LED寿命的主要原因：芯片的导热性、芯片的抗静电性、芯片的抗浪涌电压和电流；

2）工艺流程对白光LED寿命的影响：封装方法、pn结的工作温度。

 

四、大功率和白光LED封装材料

1、大功率LED支架

1）大功率LED支架的结构

2）大功率LED支架使用注意事项：

◆LED镀银支架的电镀要求；

◆镀银层化学性质；

◆仓储使用中注意事项；

◆支架放置注意事项；

◆支架的分批管理。

2、大功率LED的散热基板

1）LED结温与发光效率及寿命的关系；

2）LED散热基板的分类：

a.系统电路板；

b.LED晶粒基板：厚膜陶瓷基板、低温共烧多层陶瓷、薄膜陶瓷基板

3）常用封装材料的技术指标；

4）大功率LED金属基散热基板：

a.铝基板：一般用于1-5W大功率LED的封装上，功率再大LED如采用铝基板，因热膨胀系数大有导致晶粒脱落的危险。

铝基板生产工艺：制作底片—备料—制图形—蚀刻—表面处理（浸Sn）—印字符—机加—检验—包装。

铝基板的特点：绝缘层薄热阻小、无磁性、散热好、机械强度高

b.铜基散热基板

c.陶瓷散热基板

◆LED陶瓷散热基板介绍：厚膜陶瓷基板、低温共烧多层陶瓷基板、薄膜陶瓷基板；

◆国际大厂LED产品发展趋势：低温共烧多层陶瓷LTCC、高温共烧多层陶瓷HTCC、直接接合铜基板DBC(Direct Bonded Copper)、直接镀铜基板DPC（Direct Plate Copper）

◆陶瓷散热基板特性

3、  大功率LED封装用硅胶：

1）道康宁LED硅胶

◆道康宁OE6351硅胶—大功率LED灌模条胶水；

◆道康宁OE6250硅胶—大功率LED灌透镜胶水；

◆道康宁JCR6175硅胶—大功率LED混荧光粉胶水；

◆道康宁OE6550硅胶—大功率LED混荧光粉胶水；

◆道康宁EG6301硅胶—贴片SMD封装胶水；

◆道康宁大功率LED硅胶6865M/N。

2）信越LED硅胶

◆大功率用硅胶SCR-1012、SMD TOP VIEW SCR-1012/1012B-R/1016、HIGH POWER KER-2500 KER6100 KER3000-M2、LED的固晶 SMP2800；

◆Lamp两引线直插式：SCR-1012、KER-3000-M2；

◆SMD用硅胶: SCR-1012/1012B-R/1016、KER-2500LV；

◆High Power（大功率）：KER6200、KER-2500、 KER6100、KER-3200-T1。

4、大功率芯片

1）芯片厂商

◆大陆LED芯片厂商：三安光电、上海蓝光、士兰明芯、大连路美、迪源光电、华灿光电、南昌欣磊、上海金桥大晨、浪潮华光、河北立德、河北汇能、深圳奥伦德、深圳世纪星源、广州普光、扬州华夏集成、甘肃新天电公司、东莞福地电子材料、清芯光电、晶能光电、中微光电、乾照光电、晶达光电、深圳方大、上海蓝宝；

◆台湾LED芯片厂商：晶元光电、联铨、元坤、连勇、国联、广镓光电、新世纪、华上、泰谷光电、奇力、钜新、光宏、晶发、视创、洲磊、联胜、汉光、光磊、鼎元、翟富洲技、灿圆、联鼎、全新光电、华兴、东贝、光鼎、亿光、佰鸿、今台、菱生精密、立基、光宝、宏齐；

◆国外LED芯片厂商：惠普、科锐、日亚化学、丰田合成、大洋日酸、东芝、昭和电工、Lumileds、旭明、Genelite、欧司朗、GeLcore、首尔半导体、普瑞、韩国安萤火Epivalley。

2)部分厂商几种大功率LED芯片参数。

5、白光LED荧光粉

1）概述：LED荧光粉近几年发展非常迅速，美国GE公司持有多项专利，国内也有一些专利报道。蓝光LED激发的黄色荧光粉基本上能满足目前白光LED产品的要求，但还需要进一步提高效率，降低粒度，最好能制备出直径3-4nm的球形荧光粉；

2）化学成分及特性；

3）LED荧光粉的应用：

◆实现白光发射

◆利用某波段LED发光效率高的优点制备其它波段LED；

◆将发光波长有误差的LED重新利用；

◆让LED光色更柔和、鲜艳。

 

最近在网上找LED方面比较系统的资料，发现了这本《LED封装技术》的电子书，可是到几个论坛都无法下载电子版，后来就到亚马逊买了一本纸质版的来看。其实好久没有完整的看一本行业教材了，正好此书就是专门讲封装技术的，所以对了解一些胶水在其中的应用还是很有帮助的。 现在国内很多热门的电子行业书籍不少，但能系统的对封装这一块进行专门研究的并不多。 类似触控屏技术的专业书籍我就没有找到系统阐述封装的，或许这些行业发展太快，还没能形成完整的技术或工艺吧。这本书就做为本年度的学习笔记之一进行记录吧，我还是会整理每一章节的重点摘录下来的，不过今年比较忙，估计得花上几个月甚至半年慢慢整理完这本书了，呵呵！

先将该书的相关简介摘录如下，以后会每章节摘录笔记，敬请关注！

作者：  苏永道 (作者), 吉爱华 (作者), 赵超 (作者), 姜琳 (合著者)

出版社: 上海交通大学出版社; 第1版 (2010年9月1日)

内容简介：

《LED封装技术》内容简介：随着发光二极管（LED）制造工艺的进步，新材料的开发，各种颜色的超高亮度LED取得了突破性发展，LED成为第四代光源已指日可待。《LED封装技术》介绍LED的基础知识，详细叙述了LED的原材料、封装制程、封装形式与技术、封装的配光基础、性能指标与测试，以及LED封装防静电的知识和行业标准等，《LED封装技术》可作为大学相关专业的教材，也可作为LED生产企业技术人员、管理人员的参考资料。

编辑推荐

《LED封装技术》是由上海交通大学出版社出版的。

目录

第1章 LED的基础知识

1.1 LED的特点

1.2 LED的发光原理

1.2.1 LED简述

1.2.2 LED的基本特性

1.2.3 LED的发光原理

1.3 LED系列产品介绍

1.3.1 LED产业分工

1.3.2 LED封装分类

1.4 LED的发展史和前景分析

1.4.1 LED的发展史

1.4.2 可见光LED的发展趋势和前景

1.4.3 LED的应用

1.4.4 全球光源市场的发展动向

 

第2章 LED的封装原物料

2.1 LED芯片结构

2.1.1 LED单电极芯片

2.1.2 LED双电极芯片

2.1.3 LED晶粒种类简介

2.1.4 LED衬底材料的种类

2.1.5 LED芯片的制作流程

2.1.6 制作LED垒芯片方法的比较

2.1.7 常用芯片简图

2.2 lamp-LED支架介绍

2.2.1 lamp-LED支架结构与相关尺寸

2.2.2 常用支架外观图集

2.2.3 LED支架进料检验内容

2.3 LED模条介绍

2.3.1 模条的作用与模条简图

2.3.2 模条结构说明

2.3.3 模条尺寸

2.3.4 开模注意事项

2.3.5 LED封装成形

2.3.6 模条进料检验内容

2.4 银胶和绝缘胶

2.4.1 银胶和绝缘胶的包装

2.4.2 银胶和绝缘胶成分

2.4.3 银胶和绝缘胶作业条件

2.4.4 操作标准及注意事项

2.4.5 银胶及绝缘胶烘烤注意事项

2.4.6 银胶与绝缘胶的区别

2.5 焊接线-金线和铝线

2.5.1 金线和铝线图样和简介

2.5.2 经常使用的焊线规格

2.5.3 金线应用相关知识

2.5.4 金线的相关特性

2.5.5 金线制造商检测金线的几种方法

2.5.6 LED封装厂家检验金线的方法

2.6 封装胶水

2.6.1 LED封装经常使用的胶水型号

2.6.2 胶水相关知识

 

第3章 LED的封装制程

3.1 LED封装流程简介

3.1.1 LED封装整体流程

3.1.2 手动lamp-LED封装线流程

3.1.3 手动固晶站流程

3.2 焊线站制程

3.2.1 焊线站总流程

3.2.2 焊线站细部流程

3.3 灌胶站制程

3.3.1 灌胶站总流程

3.3.2 灌胶站细部流程

3.4 测试站制程

3.4.1 测试站总流程

3.4.2 测试站细部流程

3.5 LED封装制程指导书

3.5.1 T/B机操作指导书

3.5.2 AM机操作指导书

3.5.3 模具定期保养作业指导书

3.5.4 排测机操作指导书

3.5.5 电子秤操作指导书

3.5.6 搅拌机操作指导书

3.5.7 真空机操作指导书

3.5.8 封口机操作指导书

3.5.9 AM自动固晶机参数范围作业指导书(一)

3.5.1 0AB自动焊线机参数范围作业指导书

3.5.1 1扩晶机操作指导书

3.5.1 2AM自动固晶机易耗品定期更换作业指导书

3.5.1 3瓷嘴检验作业指导书

3.5.1 4自动焊线操作指导书

3.5.1 5自动固晶操作指导书

3.5.1 6手动焊线机操作指导书

3.5.1 7AM自动固晶机参数范围作业指导书(二)

3.5.1 8AM自动固晶机参数范围作业指导书(三)

3.6 金线(或铝线)的正确使用

3.6.1 正确取出金线(或铝线)和AL-4卷轴的方法与步骤

3.6.2 正确保存剩余金线(或铝线)和AL-4卷轴的方法与步骤

 

第4章 LED的封装形式

4.1 LED常见分类

4.1.1 根据发光管发光颜色分类

4.1.2 根据发光管出光面特征分类

4.1.3 根据发光二极管的结构分类

4.1.4 根据发光强度和工作电流分类

4.2 LED封装形式简述

4.2.1 为什么要对LED进行封装

4.2.2 LED封装形式

4.3 几种常用LED的典型封装形式

4.3.1 lamp(引脚)式封装

4.3.2 平面封装

4.3.3 贴片式(SMD)封装

4.3.4 食人鱼封装

4.3.5 功率型封装

4.4 几种前沿领域的LED封装形式

4.4.1 高亮度、低衰减、完美配光的红绿蓝直插式椭圆封装

4.4.2 高防护等级的户外型SMD

4.4.3 广色域、低衰减、高色温稳定性白色SMD

 

第5章 大功率和白光LED封装技术

5.1 大功率LED封装技术

5.1.1 大功率LED和普通LED技术工艺上的不同

5.1.2 大功率LED封装的关键技术

5.1.3 大功率LED封装工艺流程

5.1.4 大功率LED的晶片装架

5.1.5 大功率LED的封装固晶

5.1.6 提高LED固晶品质六大步骤

5.1.7 大功率LED的封装焊线

5.1.8 大功率LED封装的未来

5.2 大功率LED装架、点胶、固晶操作规范工艺卡

5.3 白光LED封装技术

5.3.1 白光LED光效飞跃的历程和电光转换效率极限

5.3.2 白光LED发光原理及技术指标

5.3.3 白光LED的工艺流程和制作方法-

5.3.4 大功率白光LED的制作

5.3.5 白光LED的可靠性及使用寿命

5.4 大功率和白光LED封装材料

5.4.1 大功率LED支架

5.4.2 大功率LED散热基板

5.4.3 大功率LED封装用硅胶

5.4.4 大功率芯片

5.4.5 白光LED荧光粉

 

第6章 LED封装的配光基础

6.1 封装配光的几何光学法

6.1.1 由折射定律确定LED芯片的出光率

6.1.2 由几何光学建立LED光学模型

6.1.3 用光学追迹软件TracePro进行计算分析

6.2 基于蒙特卡罗(MonteCarlo)模拟方法的配光设计。

6.2.1 蒙特卡罗方法概述

6.2.2 LED封装前光学模型的建立

6.2.3 蒙特卡罗方法的计算机求解过程

6.2.4 模拟结果的数值统计和表现

6.2.5 LED封装光学结构的MC模拟

 

第7章 LED的性能指标和测试

7.1 LED的电学指标

7.1.1 LED的正向电流IF

7.1.2 LED正向电压VF

7.1.3 LED电压与相关电性参数的关系

7.1.4 反向电压和反向电流的单位和大小

7.1.5 电学参数测量

7.2 LED光学特性参数

7.2.1 发光角度

7.2.2 发光角度测量

7.2.3 发光强度Iv

7.2.4 波长(WL)

7.3 色度学和LED相关色参数

7.3.1 CIE标准色度学系统简介

7.3.2 显色指数CRI

7.3.3 色温

7.3.4 国际标准色度图

7.3.5 什么是CIE1931

7.3.6 CIE1931XY表色方法

7.4 用光色电参数综合测试仪检测LED

7.4.1 光色电参数综合测试仪说明

7.4.2 光色电参数综合测试仪的主要原理

7.4.3 光色电参数综合测试仪的软件

7.5 LED主要参数的测量

7.5.1 LED光度学测量

7.5.2 LED色度学测量

7.5.3 LED电参数测量

 

第8章 LED封装防静电知识

8.1 静电基础知识

8.1.1 静电基本概念

8.1.2 静电产生原因

8.1.3 人体所产生的静电

8.1.4 工作场所产生的静电

8.2 静电的检测方法与标准

8.2.1 静电检测的主要参数

8.2.2 静电的检测方法

8.3 如何做好防静电措施

8.3.1 静电控制系统

8.3.2 人体静电的控制

8.3.3 针对LED控制静电的方法

8.3.4 防静电标准工作台和工作椅

8.3.5 中华人民共和国电子行业防静电标准

 

附录

附录A LED晶片特性表

附录B 中国大陆LED芯片企业大全

附录C 国内外现有I.ED测试标准一览表

附录D ASM-Eagle60和k&s1488机型焊线工艺规范

附录E LED部分生产设备保养和材料检验标准参考表

参考文献

 

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