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【分析】无金线封装芯片级白光LED光源制作工艺全过程

2016-01-02 11:17
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  目前国内LED封装主要采用传统的灌封工艺,直接在芯片表面点涂荧光胶,这种方式形成球冠状荧光粉涂层具有明显的结构缺陷(从中心到边缘的厚度不一致)。而且,无论手动或机器操作,同一批次LED光源的荧光粉层在形状上都会有一定的差异,很难控制均匀性和一致性,会带来LED光源间较大的色度差异;同时,由于荧光胶涂层微观表面的凹凸不平,个体之间差异大,当光线入射时,就会形成白光颜色的不均匀,导致局部偏黄或偏蓝的不均匀光斑出现。

  芯片级光源跟传统封装的差别,在于传统封装是以单颗方式点粉及封胶来完成封装工艺,芯片级光源则采用喷涂、模压等工艺来完成相关封装工艺,单步工艺同时完成多颗光源的封装,从而可以克服以上单颗点胶工艺带来的光色不均,出光分布不同等缺陷。而且,在相同面积下,芯片级光源的封装密度增加了16倍,最终封装体积比传统的缩小80 %, 灯具设计空间更大。

  以晶科电子易星系列LED 光源产品的制作工艺为例,无金线的芯片级白光LED光源一般要经过五个制作步骤,如图所示。

  步骤一:倒装邦定

  倒装邦定是将蓝光LED芯片与陶瓷基板结合在一起的一道工序,其结合的原理为超声热压焊,即在加超声加热的同时将LED芯片压焊到陶瓷基板对应的电极上。为了保证芯片与基板能够形成良好的结合,需要事先在芯片或基板上设置金属凸点焊球,且需要保证超声焊接温度达到160℃。通过倒装邦定结合在一起的芯片和基板,其电极接触面积约占60 %的芯片面积,其芯片推力在2000g 以上,稳固的结合将为导电和导热提供良好的通道,从而保证大电流使用稳定和长期工作可靠。

  步骤二:喷涂荧光粉

  这是芯片级封装的第一项关键技术,首先在邦定有芯片的陶瓷基板上放置钢网,钢网上的孔洞与陶瓷基板上的芯片位置对应,然后使用专业的荧光粉喷涂机将预先调配好的荧光胶喷涂到放置钢网的陶瓷基板上,喷涂后将钢网拿走即可在整片陶瓷基板的芯片上制备出覆盖均匀且一致性良好的荧光粉涂层。为了保证整个陶瓷基板上白光光源成品的光色一致性,需要倒装邦定前对芯片进行分选,在喷涂时也可以通过多次喷涂的方式使荧光粉层更加均匀。

  步骤三:模制透镜

  这是芯片级封装的第二项关键技术,将喷涂好荧光胶的整片陶瓷基板送入Moldin g (模制) 机台的模腔中,同时将封装硅胶注入模具内,经设备对模具加热后硅胶固化,脱模后即可完成整片陶瓷基板的透镜Moklin g。精密的模具和稳定的脱模工艺是保证硅胶透镜一致性良好的关键。

  步骤四:切割

  完成整片陶瓷基板上LED 的封装后,需要进行切割分离才能进行下一步的测试。陶瓷片的切割工艺主要有刀片切割和激光切割两种,工艺相较简单,重点在于避免对硅胶透镜造成的损伤。

  步骤五:测试分装

  需要进行测试分类的规格参数主要有以下几个, 工作电压、光通量、色温和显色指数。相同规格的产品以卷带形式包装到一起,兼容后续的自动贴片工艺。

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