直插式红光LED的封装工艺

摘要

        本文以直插式红光 LED 的封装为例 ，通俗的描述了 LED 的封装工艺流程。尤其对其中主要的固晶、焊线和灌胶工序分别从工序目的，重点及操作注意事项进行了表述。

        由于 LED 芯片的两个电极很小，只有在显微镜下才能看见 ，因此在制作工艺上，除了要对 LED 芯片的两个电极进行焊接 ，从而引出正极、负极之外，同时还需要对 LED 芯片和两个电极进行保护。LED 的封装的任务是将外引线连接到 LED 芯片的电极上 ，同时保护好 LED 芯片 ，不让其受到机械、热、潮湿及其它种种的外来冲击 ，并且起到提高光取出效率的作用。

        LED 的封装形式多种多样，图 1 为直插式 LED 封装形式。本文将以直插式红光 LED 为例介绍 LED 的封装流程。直插式 LED封装又称 Lamp-LED 封装 ，引脚式封装。引脚式封装采用引线架作为各种封装外型 ，如直径为 5 mm 的圆柱型（简称 Φ5）封装的引脚，图 2 为引脚式封装结构。

         图 3 为红光 LED 的生产流程 ，依次是扩片、固晶、烘烤、焊线、灌胶、烘烤、一切、测试、二切和包装。其中主要的工序是固晶、焊线、灌胶和测试 

        扩片是对芯片的一个处理，为固晶做准备。它是对黏结芯片的膜进行扩张 ，将排列紧密的 LED 晶片（间距约 0.1 mm）均匀分开 ，拉伸 LED 芯片的间距（0.6 mm 左右）。在扩片中要注意上升高度的控制以及割除多余蓝膜时不要把环内的蓝膜割破。

        固晶是一个尤为重要的工序，它的目的是将芯片通过银胶或绝缘胶沾到支架上的杯中。首先是点胶 ，即在 LED 支架的相应位置点上银胶或绝缘胶。它的工艺难点在于点胶量的控制，其次是在胶体高度、点胶位置上的要求。接着将晶片放置好调节芯片位置 ，通过界面看到芯片两极沿竖直方向 ，并通过手柄和键盘调节使界面上十字叉位于边缘，然后分别调节前后勾爪使之刚好抓住支架。再通过调节两侧旋钮调节芯片使之位于杯中心，通过调节内置旋钮使银胶或绝缘胶均匀。最后进料，点晶、固晶，没有问题就可以连续固晶。特别要注意各个参数的设定及银胶和绝缘胶的选取。固晶的重点有三个：根据晶片进行顶针、吸嘴、吸力参数调整 ；根据晶片与基座进行银胶参数调整 ；晶粒位置、偏移角及推力制程调整。

        烘烤要注意时间与温度的控制；注意安全 ，防止被烫伤。烘烤后的焊线工序的目的是利用金线将芯片与支架焊接在一起，形成一个导电回路。焊线中要注意单双线的区别 ，即 recipe 的选取要正确；下支架的时候不要碰到 chip、金线和胶。焊线机在界面操作上 ，键盘与旁边的按钮一一对应。当机器出现故障时，按下线夹可将金线松开，当劈刀堵塞时可按下超声测试清洗。焊线的重点有三个：根据芯片进行焊线参数调整 ；拉力参数调整；线弧制程调整。

        经过焊线机焊线后接下来是灌胶，它的目的是利用环氧树脂将已固晶 ，焊线好的半成品封装起来。先将空的模条放置烤箱烘烤 ，做好准备工作，烘烤时同样要注意时间与温度的控制 ；注意安全 ，防止被烫伤。作业前用丙酮清洗胶槽和针筒，目的是使针筒不会被堵塞。再拿出用丙酮清洗过的装胶漏斗等零件装上。然后是配胶，配胶要精确 ，按色剂 : 扩散剂 : 胶=1:1:100 的比例 ，其中 A 胶和 B 胶比例是 1:1，而且 A 胶要烘烤下方便搅拌。接着将配好的胶抽真空。调节仪器的注胶站，点击后退 ，注胶排掉里面的空气，复位。模条要用气枪吹 ，喷离型剂并且稍微烘烤一下。从烤箱拿出模条，灌胶工序启动。注意随时检查产品是否缺胶并且补胶。之后在 150℃下烘烤 30 分钟 ，起模 ，再在 150℃下烘烤 6h，进入下道工序。

        切割的目的是将整片的 PCB 或者支架切割成单颗材料。切割分一切和二切。一切实际是半导体封装技术中的切筋环节。LED 支架在加工时 ，一个模具一次可以同时生产很多支架 ，它们是连接在一起的，切筋的目的就是将其一个个分开。二切 ，是根据客户的要求调整 LED 管脚长短的过程。一切和二切要注意放入切口的时候方向要正确 ，注意安全。

        测试的目的是对经过封装和老化试验的 LED 进行光电参数、外形尺寸的检验，按照设定要求将成品材料分成不同的 BIN。满足客户的需求。同时将电性不良品剔除。测试时注意死灯和次品区分开。产品经测试合格后即可包装入库。

        总之 ，LED 封装能将半导体芯片封装成可以供商业使用的电子组件；保护芯片防御辐射、水气、氧气、以及外力破坏 ；提高组件的可靠度 ；改善 / 提升芯片性能 ；提供芯片散热机构 ；设计各式封装形式，提供不同产品的应用。

        深圳市双翌光电科技有限公司是一家以机器视觉为技术核心，自主技术研究与应用拓展为导向的高科技企业。公司自成立以来不断创新，在智能自动化领域研发出视觉对位系统、机械手视觉定位、视觉检测、图像处理库等为核心的20多款自主知识产权产品。涉及自动贴合机、丝印机、曝光机、叠片机、贴片机、智能检测、智能镭射等众多行业领域。双翌视觉系统最高生产精度可达um级别，图像处理精准、速度快，将智能自动化制造行业的生产水平提升到一个更高的层次，改进了以往落后的生产流程，得到广大用户的认可与肯定。随着智能自动化生产的普及与发展，双翌将为广大生产行业带来更全面、更精细、更智能化的技术及服务。