LED灯珠生产工艺以及8种质量评估方法

在LED照明行业,作为产品基本构成单元的LED 灯珠, 其质量的好坏直接影响着LED 成品的可靠性。下面本文和大家一起来聊一聊  LED灯珠的生产工艺以及8种评估方法,有兴趣的小伙伴一起来学习下!

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 一、生产工艺


1.清洗:采用超声波清洗PCB或LED支架,并烘干。


2.装架:在LED管芯(大圆片)底部电极备上银胶后进行扩张,将扩张后的管芯(大圆片)安置在刺晶台上,在显微镜下用刺晶笔将管芯一个一个安装在PCB或LED支架相应的焊盘上,随后进行烧结使银胶固化。


3.压焊:用铝丝或金丝焊机将电极连接到LED管芯上,以作电流注入的引线。LED直接安装在PCB上的,一般采用铝丝焊机。(制作白光TOP-LED需要金线焊机)


4.封装:通过点胶,用环氧将LED管芯和焊线保护起来。在PCB板上点胶,对固化后胶体形状有严格要求,这直接关系到背光源成品的出光亮度。这道工序还将承担点荧光粉(白光LED)的任务。


5.焊接:如果背光源是采用SMD-LED或其它已封装的LED,则在装配工艺之前,需要将LED焊接到PCB板上。


6.切膜:用冲床模切背光源所需的各种扩散膜、反光膜等。


7.装配:根据图纸要求,将背光源的各种材料手工安装正确的位置。


8.测试:检查背光源光电参数及出光均匀性是否良好。


9.包装:将成品按要求包装、入库。

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 二、封装工艺


1. 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,并且起到提高光取出效率的作用。关键工序有装架、压焊、封装。


2. LED封装形式


LED封装形式可以说是五花八门,主要根据不同的应用场合采用相应的外形尺寸,散热对策和出光效果。LED按封装形式分类有Lamp-LED、TOP-LED、Side-LED、SMD-LED、High-Power-LED等。


 3. LED封装工艺流程


三、封装工艺说明


1.芯片检验


镜检:材料表面是否有机械损伤及麻点麻坑(lockhill) 芯片尺寸及电极大小是否符合工艺要求,电极图案是否完整。


2.扩片


由于LED芯片在划片后依然排列紧密间距很小(约0.1mm),不利于后工序的操作。我们采用扩片机对黏结芯片的膜进行扩张,是LED芯片的间距拉伸到约0.6mm。也可以采用手工扩张,但很容易造成芯片掉落浪费等不良问题。


3.点胶


在LED支架的相应位置点上银胶或绝缘胶。(对于GaAs、SiC导电衬底,具有背面电极的红光、黄光、黄绿芯片,采用银胶。对于蓝宝石绝缘衬底的蓝光、绿光LED芯片,采用绝缘胶来固定芯片。) 工艺难点在于点胶量的控制,在胶体高度、点胶位置均有详细的工艺要求。 由于银胶和绝缘胶在贮存和使用均有严格的要求,银胶的醒料、搅拌、使用时间都是工艺上必须注意的事项。


4.备胶


和点胶相反,备胶是用备胶机先把银胶涂在LED背面电极上,然后把背部带银胶的LED安装在LED支架上。备胶的效率远高于点胶,但不是所有产品均适用备胶工艺。


5.手工刺片


将扩张后LED芯片(备胶或未备胶)安置在刺片台的夹具上,LED支架放在夹具底下,在显微镜下用针将LED芯片一个一个刺到相应的位置上。手工刺片和自动装架相比有一个好处,便于随时更换不同的芯片,适用于需要安装多种芯片的产品。


6.自动装架


自动装架其实是结合了沾胶(点胶)和安装芯片两大步骤,先在LED支架上点上银胶(绝缘胶),然后用真空吸嘴将LED芯片吸起移动位置,再安置在相应的支架位置上。 自动装架在工艺上主要要熟悉设备操作编程,同时对设备的沾胶及安装精度进行调整。在吸嘴的选用上尽量选用胶木吸嘴,防止对LED芯片表面的损伤,特别是兰、绿色芯片必须用胶木的。因为钢嘴会划伤芯片表面的电流扩散层。


7.烧结


烧结的目的是使银胶固化,烧结要求对温度进行监控,防止批次性不良。银胶烧结的温度一般控制在150℃,烧结时间2小时。根据实际情况可以调整到170℃,1小时。 绝缘胶一般150℃,1小时。银胶烧结烘箱的必须按工艺要求隔2小时(或1小时)打开更换烧结的产品,中间不得随意打开。烧结烘箱不得再其他用途,防止污染。


8.压焊


压焊的目的将电极引到LED芯片上,完成产品内外引线的连接工作。我们在这里不再累述。


9.点胶封装


LED的封装主要有点胶、灌封、模压三种。基本上工艺控制的难点是气泡、多缺料、黑点。设计上主要是对材料的选型,选用结合良好的环氧和支架。(一般的LED无法通过气密性试验)白光LED的点胶还存在荧光粉沉淀导致出光色差的问题。


10.灌胶封装


Lamp-LED的封装采用灌封的形式。灌封的过程是先在LED成型模腔内注入液态环氧,然后插入压焊好的LED支架,放入烘箱让环氧固化后,将LED从模腔中脱出即成型。


11.模压封装


将压焊好的LED支架放入模具中,将上下两副模具用液压机合模并抽真空,将固态环氧放入注胶道的入口加热用液压顶杆压入模具胶道中,环氧顺着胶道进入各个LED成型槽中并固化。


12.固化与后固化


固化是指封装环氧的固化,一般环氧固化条件在135℃,1小时。模压封装一般在150℃,4分钟。


13.后固化


后固化是为了让环氧充分固化,同时对LED进行热老化。后固化对于提高环氧与支架(PCB)的粘接强度非常重要。一般条件为120℃,6小时。


14.切筋和划片


由于LED在生产中是连在一起的(不是单个),Lamp封装LED采用切筋切断LED支架的连筋。SMD-LED则是在一片PCB板上,需要划片机来完成分离工作。


15.测试


测试LED的光电参数、检验外形尺寸,同时根据客户要求对LED产品进行分选。


16.包装


将成品进行计数包装。超高亮LED需要防静电包装。

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 8种LED灯珠的评估方法


 1.芯片辐射功率等级的区别:


以厦门三安的芯片为例,S-23BBMUP-C******* ,芯片尺寸为23X10mil,这个芯有4个辐射功率等级(@20mA),辐射功率越高,做出的灯珠越亮。


D24 辐射功率 26-28mW


D25 辐射功率 28-30mW


D26 辐射功率 30-33mW


D27 辐射功率 33-36mW


D24与D27的辐射功率相差8mW,也就是说,相同尺寸的芯片,做出的灯珠亮度不同,相差很多,需要了解芯片的辐射功率等级。


 2灯珠支架材料的区别:


目前市场上有铝支架、黄铜支架、紫铜支架等,铝支架最便宜,紫铜支架最贵,价格相差十几倍。即便是紫铜支架,镀银的价格也有高低之分,市场一般称为好支架的,大部分是黄铜镀银做的。


 3芯片尺寸的区别:


通常所报的芯片尺寸是以mil,如果没有高倍测量显微镜,一般是很难区分的,芯片越大越亮,我们可以通过计算芯片面积来比较芯片大小,如23X10,芯片的面积是230平方mil,用芯片面积区别芯片大小才是个好方法。


 4焊线材料的区别:


芯片与支架是用金线焊接方法完成电极连通,目前市场上有合金线、纯金线两种,纯金线最好,金线按照粗细又分0.7、0.9、1.0、1.2等,金线越粗,热组越低,寿命越长,所有要问清金线的材质和直径。


 5荧光粉的区别:


白光灯珠是用蓝光芯片加黄色荧光粉做成的,荧光粉主要分铝酸盐和硅酸盐,铝酸盐性能优于硅酸盐,铝酸盐最为代表的是YAG,YAG性能稳定,光衰低,硅酸盐自身的化学稳定性较差,但亮度比YAG高,想做性能稳定的产品,可不要被所谓的高亮度忽悠了,这可是个大问题。


 6胶水的区别:


荧光粉是要和胶水搅拌后在点在芯片上的,胶水的好坏影响到光衰和色漂移,差的胶水时间长会黄化,光衰加大,好的胶水是果冻胶。


 7分色、分压与分光的规格:


分色:就是色温分档,如3200K-3350K为一档,正规的封装厂会提供色温的BIN码,色温分档越小越好,色温分档小,做出的光源光的颜色一致性好。


分压:就是芯片的电压分档,如3.0V-3.15V,对于光源是串并联的连接方式,电压分档控制在0.15V以内,这样光源的电流分布均匀,有利于提高光源的寿命。


分光:就是灯珠亮度分档,有流明分档或者光强度分档,对于用于照明光源,最好采用流明分档。建议采购LED,还是以光效为依据,高光效的产品,才会节能,寿命长。


 8LED芯片电极图谱:


芯片生产厂家的不同,LED品质也不同,LED供应商都会表白自己的LED灯珠是采用品牌芯片封装的,白光LED封装后,是无法从外观判断芯片的生产厂家的,需要剥离芯片在高倍显微镜下检验,不同的LED芯片表面的导电电极排布的图案是不同的(如下图),这个电极图形也称为芯片电极图谱,通过检验芯片电极图谱,可以验证LED供应商标称的芯片厂家,因为不同的芯片生产厂的电极图谱是不一样的,通过这个方法,可以验证芯片的生产厂家,品牌芯片封装的LED产品是有质量保证的。

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掌握以上8种LED灯珠的评估方法,就可以保证采购的LED产品最基本的品质保证,在LED灯珠供应市场中,最多的问题是流明虚高,芯片尺寸不符合,假冒品牌芯片,用铁支架冒充铜支架等等,这些问题需要以上知识进行鉴别,也可以让专业的LED测试的淘宝店提供检测。


以上是采购LED灯珠的几条原则,只有了解这些内容,并把这些条款做在你的定货合同里,你才会有机会保护自己的权益,否则,吃亏的一定是你,灯珠的价格是最诱人的陷阱,一旦陷下去,企业只有关门走人了。

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