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（廈門華聯(lián)電子股份有限公司，福建 廈門 361008）

0 引言

LED產(chǎn)品生產(chǎn)的重中之重就是封裝工藝，它對(duì)產(chǎn)品性能、可靠性和成本具有決定影響。本文針對(duì)LED封裝工藝進(jìn)行優(yōu)化，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)，從而保障產(chǎn)品質(zhì)量和性能。在LED封裝環(huán)節(jié)中做好準(zhǔn)備工作十分關(guān)鍵，需嚴(yán)格控制原材料品質(zhì)，最終促進(jìn)LED封裝工藝細(xì)節(jié)質(zhì)量的提升。

1 LED 封裝工藝流程

圖1 LED 封裝工藝流程

1.1 固晶

在正式開(kāi)展LED封裝工作之前，需實(shí)施固晶操作，固晶主要指借助膠在支架上固定LED晶片，固晶的穩(wěn)定性受到固晶處理操作的決定性影響。需要控制固晶膠溫度，使其小于零下40攝氏度，對(duì)膠進(jìn)行使用時(shí)，需借助針筒吸入絕緣膠，靜置于常溫環(huán)境中半個(gè)小時(shí)，在膠達(dá)到適合溫度條件下，將其安放在固定膠盤內(nèi)，開(kāi)展處理攪拌工作，使擴(kuò)晶得以實(shí)現(xiàn)[1]。

開(kāi)展擴(kuò)晶工作時(shí)，在母環(huán)中安放晶片膜，開(kāi)啟崩片機(jī)臺(tái)溫度設(shè)定為（50±5）℃，在離子風(fēng)扇下緩慢撕膜，待溫度到達(dá)設(shè)定溫度時(shí)，掀起繃片機(jī)上蓋，先后將繃片環(huán)內(nèi)環(huán)、芯片藍(lán)膜放置在繃片臺(tái)上，合上上蓋并鎖緊，擴(kuò)片后，開(kāi)啟上蓋，取下繃好的芯片環(huán)，目檢芯片排列整齊，間距一致，將四周多余藍(lán)膜用刀片割掉，送自動(dòng)固晶工序待用。

為了使LED支架表面光亮清潔，無(wú)發(fā)黃、發(fā)黑或者其他沾污現(xiàn)象，增強(qiáng)固晶效果，需在固晶前對(duì)支架進(jìn)行清洗，預(yù)烘烤的產(chǎn)品須在半小時(shí)內(nèi)進(jìn)行等離子清洗，若超過(guò)半小時(shí)后，必須重新進(jìn)行預(yù)烘烤后才能清洗，產(chǎn)品清洗完成后必須在4小時(shí)內(nèi)流入下一道工序，超過(guò)4小時(shí)后需要重新進(jìn)行等離子清洗。

將清洗完成的支架放在固晶機(jī)臺(tái)上，并做好手的防靜電指套，先在LED支架上點(diǎn)上銀膠(絕緣膠)，然后用真空吸嘴將LED芯片吸起移動(dòng)位置，再安置在相應(yīng)的支架位置上。（對(duì)于GaAs、SiC導(dǎo)電襯底，具有背面電極的紅光、黃光、黃綠芯片，采用銀膠。對(duì)于藍(lán)寶石絕緣襯底的藍(lán)光、綠光LED芯片，采用絕緣膠來(lái)固定芯片。）工藝難點(diǎn)在于控制點(diǎn)膠量，在膠體高度、點(diǎn)膠位置均有詳細(xì)的工藝要求，膠量符合工藝要求（銀膠高度為芯片高度的1/4～1/3，絕緣膠高度為芯片高度的1/3～1/2）。

完成固晶工作后，烘烤固晶膠，設(shè)置烘烤溫度，使其達(dá)到（175±10）℃/（60～70）分鐘，中間不得隨意打開(kāi)，燒結(jié)烘箱不得再其他用途，防止污染。

固晶膠燒結(jié)之后，還需測(cè)試其推力，根據(jù)芯片大小設(shè)置芯片推力大小，判斷固晶效果，為固晶穩(wěn)定性提供保障。

圖2 測(cè)試芯片推力

1.2 焊線

LED封裝過(guò)程中的重點(diǎn)內(nèi)容是焊線，需應(yīng)用熱壓和力超聲波開(kāi)展此環(huán)節(jié)工作處理LED支架，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)接支架上鍵合與芯片電極的目的。

LED的壓焊工藝有金絲球焊和鋁焊，金絲球焊過(guò)程先在壓第一點(diǎn)前燒個(gè)球，在LED芯片電極上壓上第一點(diǎn)，再將金絲拉到相應(yīng)的支架上方，壓上第二點(diǎn)后扯斷金絲。完成第一個(gè)焊點(diǎn)球工作后，對(duì)接電極焊和金線，給進(jìn)線施加壓力，促進(jìn)線弧產(chǎn)生。

1.3 熒光粉涂覆和烘烤

借助熒光粉開(kāi)展涂覆與烘烤工作時(shí)，點(diǎn)膠涂覆法是最常用方法，在具體實(shí)踐過(guò)程中，此種方法具有明顯優(yōu)勢(shì)，即特別適合應(yīng)用于規(guī)?；a(chǎn)中，具有簡(jiǎn)單生產(chǎn)操作流程，缺點(diǎn)是實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中具有較低精確度，無(wú)法對(duì)LED封裝要求進(jìn)行滿足。實(shí)際運(yùn)用中點(diǎn)膠涂覆法具有較差重復(fù)性，會(huì)促進(jìn)沉淀產(chǎn)生，進(jìn)而會(huì)影響到涂覆質(zhì)量。

比如，涂覆熒光粉過(guò)程中，可能會(huì)在溫度、壓力等因素影響下，導(dǎo)致大量氣泡產(chǎn)生，受熱后的LED燈珠中會(huì)有膨脹氣體產(chǎn)生?？諝馀c硅膠膨脹系數(shù)不相同，在此條件下，就會(huì)撕裂硅膠彈性體。

1.4 儲(chǔ)存于靜電管理

密封是存儲(chǔ)LED封裝環(huán)節(jié)的直接目標(biāo)，能夠防止氧化LED支架，降低其銀層靈敏度。存儲(chǔ)優(yōu)點(diǎn)是可以保障LED具有可靠的質(zhì)量。如果不能科學(xué)合理封裝存儲(chǔ)，會(huì)導(dǎo)致一種化學(xué)元素進(jìn)入LED支架中，造成化學(xué)反應(yīng)發(fā)生于銀層與元素S之間，最后使Ag2S產(chǎn)生于LED支架，此化學(xué)產(chǎn)物會(huì)使支架的銀層反射能力大幅度下降，導(dǎo)致有光衰現(xiàn)象出現(xiàn)。由此看來(lái)，需將真空封裝方法應(yīng)用于LED封裝存儲(chǔ)環(huán)節(jié)中，并且將其存放于小于30攝氏度的環(huán)境中[2]。

靜電管理對(duì)于LED要求也是比較高，因此在LED制作整個(gè)過(guò)程，對(duì)于LED靜電防護(hù)措施需要充分做到位。

（1）進(jìn)入車間需要穿防靜電凈化服，防靜電凈化鞋帽，人體需戴有線防靜電手環(huán)。

（2）車間操作機(jī)臺(tái)、地板、桌椅、包裝材料、周轉(zhuǎn)盒等需設(shè)置防靜電防護(hù)。

（3）配膠過(guò)程以及檢驗(yàn)過(guò)程需配置離子風(fēng)扇。

2 LED 封裝工藝優(yōu)化

2.1 焊線工藝優(yōu)化

具體應(yīng)用LED過(guò)程中，通常會(huì)發(fā)生不良焊接造成功能失效情況，由此看來(lái)，必須促進(jìn)焊線質(zhì)量的提升。對(duì)于焊線環(huán)節(jié)的施工工作而言，需對(duì)工藝實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制，只有這樣，才能為實(shí)驗(yàn)參數(shù)在可控質(zhì)量范圍內(nèi)提供保障。

在焊線前，需對(duì)支架、芯片清潔度進(jìn)行清洗并進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)不同材質(zhì)選擇清洗水滴角標(biāo)準(zhǔn)，一般選擇水滴角（潤(rùn)濕角）≤40°，確認(rèn)在焊線前電極上無(wú)污染，保證焊接效果，等離子清洗后，需在8小時(shí)內(nèi)完成焊接，防止過(guò)程再次被污染，保證焊接效果。

焊線時(shí)確定參數(shù)，尋找符合標(biāo)準(zhǔn)要求的高度、速度、球徑、打火間隙、打火時(shí)間、送線量、打火功率分別是150μm、12μm/s、60μm、1300μm、1200μs、520μm、40m/s有很多因素都會(huì)造成LED封裝焊接鍵合不良，包括劈刀壽命管控、不良存儲(chǔ)，人體凈化、污染空氣等。

在焊線后需對(duì)焊線效果進(jìn)行檢測(cè)，焊點(diǎn)位置：第一焊點(diǎn)的焊球不偏出電極，第二焊點(diǎn)不得超出鍵合區(qū)范圍，焊點(diǎn)形狀：金球形變好，絲與球同心。金球推力：≥40gf，有殘金。第一焊點(diǎn)金球大小A為（60±15）um（約為芯片電極的90%），金球厚度B約為（10～23）μm，第二焊點(diǎn)金球大小A為（80±15）μm，芯片無(wú)裂片、碎片、掉電極等不良，基板無(wú)變形、發(fā)黃等不良，無(wú)多余金絲雜質(zhì)，BSOB/BBOS線型，高度超出芯片表面（0～250）um，形狀良好，無(wú)塌絲、倒絲等不良。

金絲測(cè)拉力時(shí)，拉勾對(duì)準(zhǔn)拱絲中間位置，垂直向上拉，鍵合拉力及斷點(diǎn)位置如圖，斷點(diǎn)位置A，球與電極相連處，不論拉力為何值，都不合格；斷點(diǎn)位置B，金球根部，斷點(diǎn)位置C，BD點(diǎn)之間，一般拉力要求≥7g；斷點(diǎn)位置D（契形與金線轉(zhuǎn)接處），斷點(diǎn)位置E（支架與第二點(diǎn)契形斷開(kāi)），不論拉力為何值，都不合格.

圖3 測(cè)金絲拉力

測(cè)金球的推力時(shí)，首先選擇剪切工具的型號(hào)，一般剪切工具應(yīng)該是扁平，寬度為1.5倍到2倍鍵合直徑或者鍵合長(zhǎng)度的剪切面，將剪切工具置于鍵合點(diǎn)位置，垂直于器件表面且距其小于鍵合點(diǎn)高度的一半，剪切工具的底部應(yīng)保持在鍵合點(diǎn)中心線下方，芯片鍵合區(qū)金屬化層的上方，測(cè)試機(jī)參數(shù)設(shè)定推刀高度為（3～5）μm處測(cè)試推力，根據(jù)實(shí)際金球大小，設(shè)定推力大小，一般要求≥30g。

圖4 測(cè)金球推力

除此之外，如果不能適當(dāng)保管LED金絲，就會(huì)導(dǎo)致使老化情況的出現(xiàn)，大大改變金絲延展度和硬度。為了有效保障LED金線鍵合穩(wěn)定性，在開(kāi)展封裝工作之前，技術(shù)人員可以開(kāi)展等離子清潔工作，通過(guò)比較之后發(fā)現(xiàn)，清潔芯片之后，可以大大提高焊線和支架拉伸韌性，至少增加20%。

2.2 熒光粉涂覆工藝優(yōu)化

在提高LED封裝質(zhì)量方面可以應(yīng)用熒光粉涂覆工藝優(yōu)化方式，點(diǎn)膠涂覆法是傳統(tǒng)熒光粉涂覆方式，此方法具有簡(jiǎn)單作業(yè)程序，缺點(diǎn)是無(wú)法均勻分布LED的光強(qiáng)[3-4]。例如，有比較弱的藍(lán)光產(chǎn)生于支架邊緣上，在藍(lán)光穿透熒光粉過(guò)程中，大量熒光粉會(huì)將藍(lán)光吸收，使黃光顯示出來(lái)。涂覆此種熒光之后，會(huì)加重LED顏色不均勻情況。為了改進(jìn)此種情況，需采用自由點(diǎn)膠涂覆法，這是反沉淀熒光粉涂覆工藝的一種，支架結(jié)構(gòu)出光概率比較大，防止有散射損失出現(xiàn)在熒光粉中。

首先在熒光粉涂覆前需進(jìn)行配膠，配膠順序：先加膠后加粉。加膠時(shí)，如果A部：B部＝1：1，則先加A部，如果A部：B部＝10：1，則先加B部，配制好熒光膠之后需及時(shí)將剩余的膠和粉密封并放入電子干燥箱貯存，將配制好的熒光膠放入真空攪拌機(jī)依真空攪拌機(jī)攪拌，取出攪拌好的膠，熒光膠顏色均勻，膠中無(wú)氣泡，杯壁無(wú)熒光粉殘留，點(diǎn)膠時(shí)針頭應(yīng)高于碗杯頂部并小于1.5mm，配置好的膠需要在0.5小時(shí)內(nèi)點(diǎn)完膠，防止熒光粉沉淀，在配置點(diǎn)膠機(jī)臺(tái)采用螺桿推進(jìn)式，避免采用氣壓式。

為了達(dá)到點(diǎn)膠效果達(dá)到要求，在烘烤前將產(chǎn)品固定在測(cè)試夾具上，最后將頂桿放置到積分球內(nèi)，調(diào)整測(cè)試積分時(shí)間、光度量程檔位設(shè)置使測(cè)試Ip值約在60%～80%之間，在顯微鏡下鏡檢產(chǎn)品熒光膠均勻一致，無(wú)黑點(diǎn)、氣泡等異常[5-7]。為了減少在溫度、壓力等因素影響下，導(dǎo)致大量氣泡產(chǎn)生，受熱后的LED燈珠中會(huì)有膨脹氣體產(chǎn)生，導(dǎo)致撕裂硅膠彈性體，因此在烘烤前設(shè)置好溫度與時(shí)間，進(jìn)行循環(huán)烘烤，避免同個(gè)溫度，一直存在烘烤，一般溫度與時(shí)間設(shè)置分別如下：

表1 烘烤前溫度與時(shí)間的設(shè)置

通過(guò)以上配膠、點(diǎn)膠以及烘烤方案的優(yōu)化，可以有效的降低熒光粉反沉淀以及硅膠體膨脹帶來(lái)的問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，為了使封裝質(zhì)量得以提高，開(kāi)展LED封裝工作前需將基礎(chǔ)準(zhǔn)備工作做好。確保LED能夠順利封裝的原材料包括：熒光粉、藍(lán)光芯片、支架。想要保證封裝質(zhì)量，需將抽樣檢查方式用于這些材料中，只有質(zhì)檢合格的原材料才可以進(jìn)入具體封裝工藝中。