SMD貼片型LED的封裝史上最全不看后悔

SMD（貼片型）LED的封裝

一、表面貼片二極管（SMD）2021/5/91

具有體積小、散射角大、發(fā)光均勻性好、可靠性高等優(yōu)點。其發(fā)光顏色可以是白光在內(nèi)的各種顏色，用于便攜式設備到車載用途等的高亮度薄型封裝的產(chǎn)品系列。特別是手機、筆記本電腦等。1、表面貼片二極管（SMD）2021/5/922、SMDLED外形1）早期：帶透明塑料體的SOT-23改進型，外形尺寸3．04×1．11mm，卷盤式容器編帶包裝。2）改進SLM-125系列（單色發(fā)光）、SLM-245系列（雙色或三色發(fā)光）。帶透鏡高亮度3）近些年采用PCB板和反射層材料，填充的環(huán)氧樹脂更少，去除較重的碳鋼材料，通過縮小尺寸，降低重量。尤其適合戶內(nèi)，半戶外全彩顯示屏應用。2021/5/933、常見的SMDLED的幾種尺寸封裝形式外形尺寸（mm）最小間距(mm)最佳觀視距離(m)備注PLCC-23.2×3.01017單管芯有利于散熱12063.1×1.7813.6側(cè)光型、高亮度型08052.1×1.35611.206031.7×0.958.5向0402發(fā)展PLCC-43.2×2.858.5雙色或三色組合封裝2021/5/942021/5/954、SMD封裝一般有兩種結(jié)構(gòu)1）金屬支架片式LED:（1）金屬支架型：0402、0603、0805、1206、3mm、5mm、6mm、8mm、10mm等。（2）金屬支架（俗稱小蝴蝶）型：2mm、3mm等。

（3）TOPLED（白殼）型：1208（30*20）、1311（35*28）、1312（35*32）、2220（55*50）等2021/5/96（4）側(cè)光LED：0905（22*12）、1105（28*12）1605（40*14）等。2）PCB片LEDPCB板型：0402、0603、0805、1206

2021/5/973)SMDLED內(nèi)部結(jié)構(gòu)2021/5/98主要流程二、SMD貼片LED生產(chǎn)流程固晶焊線壓出成型切割PCB分光帶裝包裝入庫包裝料帶(Carrier)2021/5/992021/5/910成品原料PCB板膠餅金線晶片銀膠成品2021/5/9112021/5/912銀膠流程概念-點銀膠點膠頭2021/5/913流程概念-固晶頂針晶片吸嘴2021/5/914固晶點銀膠固晶放PCBPCB于軌道內(nèi)進行點銀膠、固晶2021/5/915種球流程概念-焊線結(jié)金球線夾瓷嘴結(jié)金球2021/5/916焊線放材料于載具，進行打線2021/5/917流程概念-Molding模座2021/5/918壓出成型Step1：放材料于模穴上Step2：合模并放入膠餅，轉(zhuǎn)進擠入膠使膠注入膠道成型2021/5/919Step3：于烤箱長烤長烤2021/5/920流程概念-切割

切割刀片PCB支架的切割需要經(jīng)過高速的全自動水切割機來實現(xiàn)，15000轉(zhuǎn)/秒的速度。而TOP支架的則不用經(jīng)過這道工序。2021/5/921切割PCB放置材料于工作臺，對切割線開始切割主要是檢查封膠后的TOP支架燈和經(jīng)過切割后的PCB板支架的燈的外觀是否有異物，氣泡，碎晶等，2021/5/922Step1：將材料放于震動盤分光2021/5/923Step2：材料進入測試區(qū)進行測試2021/5/924Step3：測試后材料進入分BIN盒SMD貼片LED這邊的分光和包裝的設備非常講究一一對應，一個全自動機臺只對應一個型號的產(chǎn)品2021/5/925帶裝Step1：將分BIN盒材料，倒入震動盤2021/5/926Step2：材料入料帶后，用燙頭使膠帶和料帶結(jié)合2021/5/927Step3：帶裝好材料帶裝成卷軸2021/5/928包裝根據(jù)不同的型號，每個包裝的數(shù)量會有不同，一般1608的每個膠輪的包裝包滿有4K，3508的約有2K，5060的只有1K。2021/5/929PCB板：低成本的FR－4材料（玻璃纖維增強的環(huán)氧樹脂）高熱導的金屬基或陶瓷基復合材料（如鋁基板或覆銅陶瓷基板等）。

COB技術(shù)主要用于大功率多芯片陣列的LED封裝，同SMT相比，不僅大大提高了封裝功率密度，而且降低了封裝熱阻（一般為6-12W/m.K）。

COB是ChipOnBoard（板上芯片直裝）的英文縮寫，工藝過程首先是在基底表面用導熱環(huán)氧樹脂(一般用摻銀顆粒的環(huán)氧樹脂)覆蓋硅片安放點，是一種通過粘膠劑或焊料將LED芯片直接粘貼到PCB板上，再通過引線鍵合實現(xiàn)芯片與PCB板間電互連的封裝技術(shù)。（COB）板上芯片封裝焊接方法及封裝流程2021/5/930COB封裝流程：第一步：擴晶。采用擴張機將廠商提供的整張LED芯片薄膜均勻擴張，使附著在薄膜表面緊密排列的LED晶粒拉開，便于刺晶。第二步：背膠。將擴好晶的擴晶環(huán)放在已刮好銀漿層的背膠機面上，背上銀漿。

點銀漿。適用于散裝LED芯片。采用點膠機將適量的銀漿點在PCＢ印刷線路板上。第三步：將備好銀漿的擴晶環(huán)放入刺晶架中，由操作員在顯微鏡下將LED芯片用刺晶筆刺在PCB印刷線路板上第四步：將刺好晶的PCB印刷線路板放入熱循環(huán)烘箱中恒溫靜置一段時間，待銀漿固化后取出(不可久置，不然LED芯片鍍層會烤黃，即氧化，給邦定造成困難)。2021/5/931第五步：粘芯片。用點膠機在PCB印刷線路板的IC位置上適量的紅膠(或黑膠)，再用防靜電設備(真空吸筆)將LED芯片正確放在紅膠第六步：烘干。將粘好裸片放入熱循環(huán)烘箱中放在大平面加熱板上恒溫靜置一段時間，也可以自然固化(時間較長)。

第七步：邦定(打線)。采用鋁絲焊線機將芯片(LED晶?；騃C芯片)與PCB板上對應的焊盤鋁絲進行橋接，即COB的內(nèi)引線焊接2021/5/932

第八步：前測。使用專用檢測工具(按不同用途的COB有不同的設備，簡單的就是高精密度穩(wěn)壓電源)檢測COB板，將不合格的板子重新返修。

第九步：點膠。采用點膠機將調(diào)配好的AB膠適量地點到邦定好的LED晶粒上，然后根據(jù)客戶要求進行外觀封裝。第十步：固化。將封好膠的PCB印刷線路板放入熱循環(huán)烘箱中恒溫靜置，根據(jù)要求可設定不同的烘干時間。第十一步：后測。將封裝好的PCB印刷線路板再用專用的檢測工具進行電氣性能測試，區(qū)分好壞優(yōu)劣。2021/5/933選擇PCB與測試LED1、片式LEDPCB板結(jié)構(gòu)選擇導通孔型結(jié)構(gòu)：切割時需切割兩個方向，單顆成品電極為半弧型。挖槽孔型結(jié)構(gòu)等：切割時只需切割一個方向。根據(jù)單顆片式LED所用晶片數(shù)量分：單晶型、雙晶型及三晶型。沒有提出特殊要求時，一般選擇挖槽孔型結(jié)構(gòu)設計PCB板。PCB基板為BT板。

2、挖槽孔方向的選擇如果選擇用挖槽孔型結(jié)構(gòu)的方式設計PCB板，一般情況下挖槽孔是沿著PCB板寬度方向進行設計的，因為這樣做可以使壓模成型后PCB板產(chǎn)生的變形最小。2021/5/934

3、PCB板外形尺寸選擇

外形尺寸：①要求每塊PCB板上設計產(chǎn)品數(shù)量。②壓模成型后PCB板形變程度是否在可接受的范圍內(nèi)。

厚度選擇：根據(jù)用戶使用的片式LED整體厚度要求進行確定的。不能太厚，太厚會造成固晶后無法焊線；也不能太薄，太薄會造成壓模成型后因為膠體收縮，PCB板形變過大。綜合各方面考慮，選取厚度為0.30mm、面積為60mm×130mm的PCB作為基板，在板上設計41組封裝結(jié)構(gòu)，每組由44只片式LED連為一體。2021/5/935測試用的PCB的單元示意圖每個單元的圖示參見圖2021/5/9364、PCB板線路設計要求1）、固晶區(qū):大小設計是由晶片大小確定。在滿足能安全固好晶片的情況下，固晶區(qū)要盡可能的設計小一些。粘著性會更好，不易產(chǎn)生膠體與PCB板剝離的現(xiàn)象，同時盡可能設計在單顆片式LED線路板中間位置。

2）、焊線區(qū):要大于磁嘴底部尺寸。

3）、固晶區(qū)與焊線區(qū)距離:固晶區(qū)與焊線區(qū)距離要以焊線線弧來確定，距離大會造成線弧拉力不夠，距離小會造成焊線時金線接觸到晶片。

4）、電極寬度:電極寬度一般為0.2mm。

5）、電路線徑:連接電極與固晶區(qū)的電路線徑也要考慮大小的問題。采用小的線徑可以增加基板與膠體的粘著力。2021/5/937

6）、導通孔孔徑:采用導通孔設計PCB板，孔徑最小值一般為Φ0.2mm。

7）、挖槽孔孔徑:采用導通孔設計PCB板，寬度最小值一般為1.0mm。

8）、切割線寬度:在設計切割線寬度時要考慮到切割刀片的厚度，在PCB板設計上進行補償，不然切割后成品的寬度就偏窄。

另外，還要考慮定位孔的孔徑大小等問題。

一般一片PCB板可設計電路范圍內(nèi)的產(chǎn)品數(shù)量設計為雙數(shù)。2021/5/9385、對PCB基板的質(zhì)量要求

1）、要求足夠的精度：板厚不均勻度〈±0.03mm），定位孔對電路板線路的偏差〈±0.05mm。

2）、鍍金層的厚度和質(zhì)量必須確保金線鍵合后拉力測試〉8g。

3）、PCB板制成成品后，要求表面無粘污，壓模后和膠體之間粘著性好。2021/5/939SMD

LED產(chǎn)品使用須知1、為避免產(chǎn)品于運輸及儲存中吸濕,以鋁袋包裝防潮處理。2、儲存條件A、經(jīng)鋁袋包裝保存的產(chǎn)品存放條件。（溫度:5~28℃,濕度:60%RH以下）。B、開封后的處理1)開封后48hr內(nèi)于以下環(huán)境條件使用(焊錫)溫度:5~28℃,濕度:60%RH以下2)開封后長期不使用的場所,要用防潮箱保存,另外再使用有效的干燥劑放入鋁袋內(nèi)并加以封裝,保存條件同A,并于14天內(nèi)使用。3)超出14天期間,須做以下烘烤處理才可使用(請以限一次)。2021/5/940一個三維垂直結(jié)構(gòu)紅光LED芯片/SMD通電時的照片。

圖1

是秦皇島鵬遠公司與山東華光光電子合作研制的三維垂直結(jié)構(gòu)紅光LED芯片樣品。圖2

是沒有通電時所照的照片，從中很明顯的看出電極的形狀圖3：3-維藍光LED芯片/SMD樣品此芯片不需要打金線，沒有焊盤，100%的利用發(fā)光層材料，也就沒有擋光現(xiàn)象，因此提高了發(fā)光效率。優(yōu)化的N電極使得電流的分布均勻，沒有電流擁塞現(xiàn)象，可以大電流驅(qū)動（例如數(shù)安培），出光均勻。2021/5/941器件：目前市場上的SMD封裝尺寸大多為3020、3528、5050，封裝膠水：基本都是硅膠，有良好的耐熱性能（對應回流焊工藝及對應目前功率及發(fā)熱量不斷增加的芯片）?，F(xiàn)象：做好的產(chǎn)品在初期做點亮測試老化之后都有不錯的表現(xiàn)，隨著時間的推移，明明在抽檢都不錯的產(chǎn)品，到了應用客戶開始應用的時候或者不久之后，就發(fā)現(xiàn)有膠層和PPA支架剝離、LED變色（鍍銀層變黃發(fā)黑）的情況發(fā)生。

LED(SMD封裝模式）變色及剝離現(xiàn)象分析2021/5/942

1）PPA與支架剝離的原因

PPA中所添加的二氧化鈦因芯片所發(fā)出的藍光造成其引起的光觸媒作用、硅膠本身沒老化的情況下，PPA本身慢慢老化所造成的。光觸媒作用會衍生出《分解力》與《親水性》的活動、光照射到二氧化鈦上。特別是光觸媒分解力具有分解有機物的能力。二氧化鈦吸收太陽光或照明光中的紫外線后、空氣中的氧氣（O2）與e-（電子）、水（H2O）與H+各產(chǎn)生反應。二氧化鈦表面會產(chǎn)生O2。超氧陰離子Superoxideion）與OH（氫氧自由基HydroxylRadical）的兩種具有