LED封装工艺的最新发展和成果有哪些?据中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍,近年来随着LED生产技术发展一日千里,令其发光亮度提高和寿命延长,加上生产成本大幅降低,迅速扩大了LED应用市场,如消费产品、讯号系统及一般照明等,于是其全球市场规模快速成长.2003年全球LED市场约44.8亿美元(高亮度LED市场约27亿美元),较2002年成长17.3%(高亮度LED市场成长47%),乘着手机市场继续增长之势,预测2004年仍有14.0%的成长幅度可期。目前手机、数字相机、PDA等背光源所使用之白光LED采用蓝光单晶粒加YAG萤光而成.随着手机闪光灯、大中尺寸(NB、LCD-TV等)显示屏光源模块以至特殊用途照明系统之应用逐渐增多.末来再扩展至用于一般照明系统设备,采用白光LED技术之大功率(HighPower)LED市场将陆续显现.在技术方面,现时遇到最大挑战是提升及保持亮度,若再增强其散热能力,市场之发展深具潜力。中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家表示,为在短时间内掌握并提高设备制造水平,带动我国中高档LED产业发展,建议由联合体共同筹措资金(国家50%,设备研制单位15%,芯片制造与封装技术研究单位15%,LED芯片制造与封装企业20%)建设一条完整的LED芯片制造与封装示范生产线.该示范线以解决设备研制与工艺试验、LED产品制造工艺技术研究与验证、实现工艺技术与工艺设备成套供应为已任.凡参与该示范建设的单位,有权无偿使用该生产线进行相关产品、技术和产业化研究与试验,特别是LED产品生产单位,可优先优惠得到相关研究与产业化成果。
据中国环氧网/中国环氧树脂行业在线(www.epoxy-e.cn)专家介绍,为了保持成品在封装后的光亮度,新改良的大功率SMD器件内加有杯形反射面,有助把全部的光线能一致地反射出封装外以增加输出流明.而盖住LED上圆形的光学透镜,用料上更改用以Silicone封胶,代替以往在环氧树脂(Epoxy),使封装能保持一定的耐用性.
封装工艺及方案。据中国环氧网/中国环氧树脂行业在线(www.epoxy-e.cn)专家介绍,半导体封装之主要目的是为了确保半导体芯片和下层电路间之正确电气和机械性的互相接续,及保护芯片不让其受到机械、热、潮湿及其它种种的外来冲击.选择封装方法、材料和运用机台时,须考虑到LED磊晶的外形、电气/机械特性和固晶精度等因素.因LED有其光学特性,封装时也须考虑和确保其在光学特性上能够满足。
据中国环氧网/中国环氧树脂行业在线(www.epoxy-e.cn)专家介绍,无论是垂直LED或SMD封装,都必须选择一部高精度的固晶机,因LED晶粒放入封装的位置精准与否是直接影响整件封装器件发光效能.如图1示,若晶粒在反射杯内的位置有所偏差,光线未能完全反射出来,影响成品的光亮度.但若一部固晶机拥有先进的预先图像辨识系统(PRSystem),尽管品质参差的引线框架,仍能精准地焊接于反射杯内预定之位置上。
一般低功率LED器件(如指示设备和手机键盘的照明)主要是以银浆固晶,但由于银浆本身不能抵受高温,在提升亮度的同时,发热现象也会产生,因而影响产品.要获得高品质高功率的LED,新的固晶工艺随之而发展出来,其中一种就是利用共晶焊接技术,先将晶粒焊接于一散热基板(soubmount)或热沉(heatsink)上,然后把整件晶粒连散热基板再焊接于封装器件上,这样就可增强器件散热能力,令发光功率相对地增加.至于基板材料方面,硅(Silicon)、铜(Copper)及陶瓷(Ceramic)等都是一般常用的散热基板物料.
共晶焊接。据中国环氧网/中国环氧树脂行业在线(www.epoxy-e.cn)专家介绍,技术最关键是共晶材料的选择及焊接温度的控制.新一代的InGaN高亮度LED,如采用共晶焊接,晶粒底部可以采用纯锡(Sn)或金锡(Au-Sn)合金作接触面镀层,晶粒可焊接于镀有金或银的基板上.当基板被加热至适合的共晶温度时(图5),金或银元素渗透到金锡合金层,合金层成份的改变提高溶点,令共晶层固化并将LED紧固的焊于热沉或基板上(图6).选择共晶温度视乎晶粒、基板及器件材料耐热程度及往后SMT回焊制程时的温度要求.考虑共晶固晶机台时,除高位置精度外,另一重要条件就是有灵活而且稳定的温度控制,加有氮气或混合气体装置,有助于在共晶过程中作防氧化保护.当然和银浆固晶一样,要达至高精度的固晶,有赖于严谨的机械设计及高精度的马达运动,才能令焊头运动和焊力控制恰到好处之余,亦无损高产能及高良品率的要求。