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1、SMD（贴片型）LED的封装,一、表面贴片二极管（SMD）,,具有体积小、散射角大、发光均匀性好、可靠性高等优点。其发光颜色可以是白光在内的各种颜色，用于便携式设备到车载用途等的高亮度薄型封装的产品系列。特别是手机、笔记本电脑等。,1、表面贴片二极管（SMD）,,2、SMD LED外形,1）早期： 带透明塑料体的SOT-23改进型，外形尺寸304111mm，卷盘式容器编带包装。 2）改进 SLM-125系列（单色发光）、SLM-245系列（双色或三色发光）。带透镜高亮度 3）近些年 采用PCB板和反射层材料，填充的环氧树脂更 少，去除较重的碳钢材料，通过缩小尺寸，降低重量。尤其适合户内，半户外
2、全彩显示屏应用。,,3、常见的SMD LED的几种尺寸,,,4、SMD封装一般有两种结构,1）金属支架片式LED:,（1）金属支架型：0402、0603、0805、1206、3mm、5mm、6mm、8mm、10mm等。,（2）金属支架（俗称小蝴蝶）型：2mm、3mm等。,（3）TOP LED（白壳）型：1208（30*20）、1311（35*28）、1312（35*32）、 2220（55*50）等,,（4）侧光LED：0905（22*12）、1105（28*12）1605（40*14）等。,2）PCB片LED,PCB板型：0402、0603、0805、1206,,3)SMDLED内部结构,,
3、主要流程,二、SMD 贴片LED生产流程,固晶,焊线,压出成型,切割PCB,分光,帶裝,包裝,入库,,,成品原料,,,流程概念-点银胶,,流程概念-固晶,,固晶,点银胶,固晶,放PCB,,流程概念-焊线,,焊线,放材料于载具，进行打线,,流程概念-Molding,,压出成型,Step1：放材料于模穴上,Step2：合模并放入胶饼，转进挤入胶使胶注入胶道成型,,Step3：于烤箱长烤,长烤,,流程概念-切割,PCB支架的切割需要经过高速的全自动水切割机来实现，15000转/秒的速度。而TOP支架的则不用经过这道工序。,,切割PCB,放置材料于工作台，对切割线开始切割,主要是检查封胶后的TOP支架
4、灯和经过切割后的PCB板支架的灯的外观是否有异物，气泡，碎晶等，,,Step1：将材料放于震动盘,分光,,Step2：材料进入测试区进行测试,,Step3：测试后材料进入分BIN盒,SMD贴片LED这边的分光和包装的设备非常讲究一一对应，一个全自动机台只对应一个型号的产品,,帶裝,Step1：将分BIN盒材料，倒入震动盘,,Step2：材料入料帶后，用烫头使胶帶和料帶结合,,Step3：帶裝好材料帶裝成卷轴,,包裝,根据不同的型号，每个包装的数量会有不同，一般1608的每个胶轮的包装包满有4K，3508的约有2K，5060的只有1K。,,PCB板： 低成本的FR4材料（玻璃纤维增强的环氧树脂）
5、 高热导的金属基或陶瓷基复合材料（如铝基板或覆铜陶瓷基板等）。 COB技术主要用于大功率多芯片阵列的LED封装，同SMT相比，不仅大大提高了封装功率密度，而且降低了封装热阻（一般为6-12W/m.K）。,COB是Chip On Board（板上芯片直装）的英文缩写，工艺过程首先是在基底表面用导热环氧树脂(一般用掺银颗粒的环氧树脂)覆盖硅片安放点，是一种通过粘胶剂或焊料将LED芯片直接粘贴到PCB板上，再通过引线键合实现芯片与PCB板间电互连的封装技术。,（COB）板上芯片封装焊接方法及封装流程,,COB封装流程：,第一步：扩晶。采用扩张机将厂商提供的整张LED芯片薄膜均匀扩张，使附着在薄膜表面
6、紧密排列的LED晶粒拉开，便于刺晶。,第二步：背胶。将扩好晶的扩晶环放在已刮好银浆层的背胶机面上，背上银浆。 点银浆。适用于散装LED芯片。采用点胶机将适量的银浆点在PC印刷线路板上。,第三步：将备好银浆的扩晶环放入刺晶架中，由操作员在显微镜下将LED芯片用刺晶笔刺在PCB印刷线路板上,第四步：将刺好晶的PCB印刷线路板放入热循环烘箱中恒温静置一段时间，待银浆固化后取出(不可久置，不然LED芯片镀层会烤黄，即氧化，给邦定造成困难)。,,第五步：粘芯片。用点胶机在PCB印刷线路板的IC位置上适量的红胶(或黑胶)，再用防静电设备(真空吸笔)将LED芯片正确放在红胶,第六步：烘干。将粘好裸片放入热循
7、环烘箱中放在大平面加热板上恒温静置一段时间，也可以自然固化(时间较长)。,第七步：邦定(打线)。采用铝丝焊线机将芯片(LED晶粒或IC芯片)与PCB板上对应的焊盘铝丝进行桥接，即COB的内引线焊接,,第八步：前测。使用专用检测工具(按不同用途的COB有不同的设备，简单的就是高精密度稳压电源)检测COB板，将不合格的板子重新返修。,第九步：点胶。采用点胶机将调配好的AB胶适量地点到邦定好的LED晶粒上，然后根据客户要求进行外观封装。,第十步：固化。将封好胶的PCB印刷线路板放入热循环烘箱中恒温静置，根据要求可设定不同的烘干时间。,第十一步：后测。将封装好的PCB印刷线路板再用专用的检测工具进行电
8、气性能测试，区分好坏优劣。,,选择PCB与测试LED,1、片式LED PCB板结构选择 导通孔型结构：切割时需切割两个方向，单颗成品电极为半弧型。 挖槽孔型结构等：切割时只需切割一个方向。 根据单颗片式LED所用晶片数量分：单晶型、双晶型及三晶型。 没有提出特殊要求时，一般选择挖槽孔型结构设计PCB板。PCB基板为BT板。,2、挖槽孔方向的选择 如果选择用挖槽孔型结构的方式设计PCB板，一般情况下挖槽孔是沿着PCB板宽度方向进行设计的，因为这样做可以使压模成型后PCB板产生的变形最小。,,3、PCB板外形尺寸选择,外形尺寸：要求每块PCB板上设计产品数量。 压模成型后PCB板形变程度是否在可接
9、受的范围内。 厚度选择：根据用户使用的片式LED整体厚度要求进行确定的。不能太厚，太厚会造成固晶后无法焊线；也不能太薄，太薄会造成压模成型后因为胶体收缩，PCB板形变过大。,综合各方面考虑，选取厚度为0.30mm、面积为60mm130mm的PCB作为基板，在板上设计41组封装结构，每组由44只片式LED连为一体。,,测试用的PCB的单元示意图,每个单元的图示参见图,,4、PCB板线路设计要求,1）、固晶区:大小设计是由晶片大小确定。在满足能安全固好晶片的情况下，固晶区要尽可能的设计小一些。粘着性会更好，不易产生胶体与PCB板剥离的现象，同时尽可能设计在单颗片式LED线路板中间位置。 2）、焊线
10、区:要大于磁嘴底部尺寸。 3）、固晶区与焊线区距离:固晶区与焊线区距离要以焊线线弧来确定，距离大会造成线弧拉力不够，距离小会造成焊线时金线接触到晶片。 4）、电极宽度:电极宽度一般为0.2mm。 5）、电路线径:连接电极与固晶区的电路线径也要考虑大小的问题。采用小的线径可以增加基板与胶体的粘着力。,,6）、导通孔孔径:采用导通孔设计PCB板，孔径最小值一般为0.2mm。 7）、挖槽孔孔径:采用导通孔设计PCB板，宽度最小值一般为1.0mm。 8）、切割线宽度:在设计切割线宽度时要考虑到切割刀片的厚度，在PCB板设计上进行补偿，不然切割后成品的宽度就偏窄。 另外，还要考虑定位孔的孔径大小等问题。
11、 一般一片PCB板可设计电路范围内的产品数量设计为双数。,,5、对PCB基板的质量要求 1）、要求足够的精度：板厚不均匀度0.03mm），定位孔对电路板线路的偏差0.05mm。 2）、镀金层的厚度和质量必须确保金线键合后拉力测试8g。 3）、PCB板制成成品后，要求表面无粘污，压模后和胶体之间粘着性好。,,SMD LED产品使用须知,1、为避免产品于运输及储存中吸湿,以铝袋包装防潮处理。 2、储存条件 A、经铝袋包装保存的产品存放条件。（温度:528,湿度:60%RH以下）。 B、开封后的处理 1) 开封后48hr内于以下环境条件使用(焊锡)温度:528,湿度:60%RH以下 2) 开封后长期
12、不使用的场所,要用防潮箱保存,另外再使用有效的干燥剂放入铝袋内并加以封装,保存条件同A,并于14天内使用。 3) 超出14天期间,须做以下烘烤处理才可使用(请以限一次)。,,一个三维垂直结构红光LED芯片/SMD通电时的照片。,图1 是秦皇岛鹏远公司与山东华光光电子合作研制的三维垂直结构红光LED芯片样品。,图2 是没有通电时所照的照片，从中很明显的看出电极的形状,图3： 3-维蓝光LED芯片/SMD样品,此芯片不需要打金线，没有焊盘，100%的利用发光层材料，也就没有挡光现象，因此提高了发光效率。优化的N电极使得电流的分布均匀，没有电流拥塞现象，可以大电流驱动（例如数安培），出光均匀。,,器
13、件：目前市场上的SMD封装尺寸大多为3020、3528、5050， 封装胶水：基本都是硅胶，有良好的耐热性能（对应回流焊工艺及对应目前功率及发热量不断增加的芯片）。 现象：做好的产品在初期做点亮测试老化之后都有不错的表现，随着时间的推移，明明在抽检都不错的产品，到了应用客户开始应用的时候或者不久之后，就发现有胶层和PPA支架剥离、LED变色（镀银层变黄发黑）的情况发生。,LED(SMD封装模式）变色及剥离现象分析,,1）PPA与支架剥离的原因 PPA中所添加的二氧化钛因芯片所发出的蓝光造成其引起的光触媒作用、硅胶本身没老化的情况下，PPA本身慢慢老化所造成的。 光触媒作用会衍生出分解力与亲水性
14、的活动、光照射到二氧化钛上。特别是光触媒分解力具有分解有机物的能力。二氧化钛吸收太阳光或照明光中的紫外线后、空气中的氧气（O2）与e-（电子）、水（H2O）与H+各产生反应。二氧化钛表面会产生O2。超氧阴离子Superoxide ion）与OH（氢氧自由基Hydroxyl Radical）的两种具有分解力的活性氧素。亲水性是构成二氧化钛的钛与水起反应、二氧化钛表面会产生与水、二氧化钛的高反射率、一般在各种材料上作为非常协调的-OH（亲水基）。,,2) LED变色 现阶段大体分类为3类别。 硫磺造成镀银层发生硫化银而变色 溴素造成镀银层发生溴化银而变色 镀银层附近存在无机碳(Carbon)。,分
15、析 硅胶封装材料、固晶材料并不含有S化合物、Br化合物, 硫化及溴化的发生取决于使用的环境。 环氧树脂(Epoxy)等的有机物因热及光的分解后的残渣产生无机Carbon，在镀银层以银胶等Epoxy系固晶胶作为蓝光芯片的粘接场合较频繁发生。 在没有使用Epoxy等的有机物的场合有发现无机Carbon存在有可能是由外部所入。 总之：种变色现象是因有无机碳的存在、蓝光、镀银、氧气及湿气使其加速催化所造成,,如何解决？ 1）在封装过程中避免使用环氧类的有机物，比如固晶胶； 2) 选择低透气性的封装材料，尽量避免使用橡胶系的硅材料，尽量选用树脂型的硅材料； 3) 在制程的过程中尽量采用电浆清洗支架，尽可能的增加烘烤流程 同一款胶水，在不同地点使用也会有影响。比如南方高温多雨，北方气温低而干燥，胶水的特性就不太一样。,