《LED封装工艺概述》课件

封装工艺概述LED提高发光二极管性能的关键工艺课程目标掌握基本原理和技术要点了解工艺流程和关键设备理解LED封装核心技术熟悉生产环节和设备操作熟悉材料选择和应用掌握质量控制和测试方法掌握各类材料特性学习检测与评估技术封装基础知识LED封装定义及作用保护芯片并提高光学性能LED产业链概述从芯片到应用的完整体系封装在产业中的地位连接上下游的核心环节的基本结构LED芯片核心结构由多层半导体材料组成P-N结工作原理电子与空穴复合发光电能转化为光能载流子复合释放光子不同波长材料体系决定发光颜色和效率封装的主要功能LED机械保护加强散热提高可靠性和耐用性降低芯片结温，提高性能供电管理光学控制包括电源控制和保护提高出光效率，优化光束封装技术的跨学科特性LED集成多学科技术综合应用多领域知识光学、热学、机械设计2解决光效和散热问题电学、力学、材料学3保证电气性能和可靠性半导体物理与工程4理解芯片工作原理封装的历史发展LED1960年首个商用二极管问世1998年白光LED开发成功2000-2010年封装技术快速演进2010年至今高效率小型化发展LED封装的分类方法按功率分类按封装形式分类•小功率LED•Lamp-LED•中功率LED•TOP-LED•大功率LED•Side-LED•SMD-LED•High-Power-LED按封装工艺分类按应用场景分类•正装•照明型•倒装•显示型•背光型封装结构设计LED基本要素设计应用需求分析芯片、支架、引线、荧光粉照明、显示、指示等不同要求结构优化验证性能指标确定仿真测试与样品制作光效、色温、显色性等封装主要结构类型LED支架式封装贴片式封装功率型封装COB封装传统Lamp LED，成本低SMD LED，应用广泛Power LED，高亮高散热直接芯片贴装，集成度高CSP封装芯片尺寸封装，极小型芯片级封装技术CSPCSP技术原理封装尺寸接近芯片本体CSP技术优势小型化、散热好、光效高CSP技术局限抗静电能力弱，成本较高发展趋势向更小尺寸和更高集成度发展表面贴装封装技术SMD℃60%

0.3mm200市场占有率厚度可达耐受温度最主流的LED封装形式超薄设计可能可靠回流焊工艺封装技术COB工艺优势散热表现应用领域•低热阻，散热性能佳散热面积大，热量快速传导•高亮度照明•光型好，光效高•投光灯具有效降低LED芯片结温•免焊接，可靠性高•面板灯延长使用寿命和稳定性•成本低廉，工艺简化•光引擎模块封装工艺流程LED工艺流程概述从芯片到成品的转化过程工艺对质量的影响参数控制决定产品性能工艺参数控制要点温度、时间、压力精确掌控封装基本工艺流程LED正装工艺固晶-焊线-封胶-烘烤-切割-分BIN-包装倒装工艺固晶-回流焊-填充-固化-包装封装步骤芯片检验LED镜检表面机械损伤及麻点麻坑检查尺寸验证芯片尺寸及电极大小检测电极检查图案完整性检查电学测试参数初步测试验证封装步骤扩片LED扩片原理扩片设备将密集排列的芯片间距扩大专用扩片机进行精确控制从约

0.1mm扩展至约

0.6mm避免手工扩张造成损失便于后续工序精确操作保证芯片完整性和排列规则性LED封装步骤点胶封装步骤固晶LED固晶条件控制导电连接建立温度、压力精确调控确保良好电接触位置精度保证热管理基础3芯片定位偏差50μm芯片与支架热阻最小化封装步骤焊线LED焊线类型焊接工艺•金线性能稳定，寿命长•精确控制焊点位置•铝线成本低，适合大批量•焊接强度与导电性平衡•铜线成本与性能平衡•焊线弧形设计影响可靠性封装步骤封胶LED保护芯片和焊线防止机械损伤和环境侵蚀控制光学特性影响出光亮度和分布白光LED荧光粉点胶决定色温和显色性胶体形状严格控制影响光效和视觉效果LED封装步骤烘烤封装步骤切割与测试LED切膜分离冲床对封装后LED进行分离电性能测试测量正向电压、漏电流等光学性能测试测量亮度、色温、显色性等自动分选根据规格参数进行分BIN封装步骤包装LED防静电包装防潮包装•专用防静电包装材料•真空密封包装技术•静电放电保护措施•干燥剂正确使用•人员接地与防护•湿度指示卡监控产品标识与追溯•批次编码系统•条形码/二维码追溯•电子标签技术应用封装材料LED支架材料金属支架陶瓷基板PCB基板•铜合金基材，表面镀层•氧化铝、氮化铝材质•FR4或金属核心PCB•优良导热性能•导热性能极佳•成本适中•适用于高功率LED•电绝缘性好，但成本高•广泛用于中小功率LED粘结材料℃80W/m·K150导热银胶导热系数耐温性能高性能导热粘结材料长期工作温度上限2000MPa绝缘胶弹性模量保证结构强度与柔性焊线材料材料类型直径范围主要优势应用场景金线20-50μm导电好,可靠高端产品性高铝线30-100μm成本低大批量生产铜线25-75μm导电散热好中高端产品封装胶材料环氧树脂硬度高，透光性好有机硅树脂耐高温，柔软性好无机封装材料玻璃等特殊应用折射率要求高折射率提升出光效率荧光粉材料高激发效率荧光粉颗粒大小控制稀土掺杂材料，转化效率高5-20μm范围内精确控制沉降问题解决色温配方设计添加分散剂与树脂匹配不同比例混合多种荧光粉封装设备LED设备分类与设备精度影自动化趋势选型响减少人工干预根据产能和精直接决定产品提高一致性度需求选择良率智能化发展数据驱动优化生产参数固晶设备设备参数点检要点•定位精度±25μm•吸嘴清洁度•温度范围RT~350℃•温度控制稳定性•压力范围

0.1~

9.9N•压力传感器校准•UPH3000•视觉系统对准精度焊线设备工作原理超声波能量与热能结合焊接关键参数功率、时间、压力、温度精确控制质量检测焊点拉力测试与显微检查点胶与灌封设备精密点胶设备环氧树脂灌封自动化灌封喷射式点胶，精度可达±50μm真空环境下灌封，避免气泡温度、压力、流量多参数控制测试与分选设备电特性测试设备测量正向电压、电流、漏电流光特性测试设备积分球、变角光度计测光通量光谱分析仪测量波长、色坐标、显色指数自动分选设备按参数自动分类包装封装质量控制LED质量控制体系1全流程监控与管理关键质量控制点识别并重点监控问题分析方法8D、FMEA等体系应用解决方案实施闭环改进与验证来料质量控制过程质量控制关键工序控制点光色度参数控制•固晶精度与强度•色坐标偏差≤

0.01•焊线弧形与拉力•色温公差≤500K•点胶高度与形状•显色指数维持在目标值±3•烘烤温度曲线SPC应用•工艺能力指数Cpk≥

1.33•实时监控关键参数变化•统计分析趋势预判成品质量控制力学测试拉力、压力、振动测试可靠性试验温升、开关电、老化试验结构与外观外壳、标签、防护等级检验性能测试光通量、色度、电性能测试LED封装常见缺陷分析焊点问题污染和破损影响导电性晶粒缺陷破损、尺寸不一影响性能封装缺陷气泡、裂纹降低可靠性可靠性测试与寿命预测LED封装行业现状行业发展概况1000+67%封装企业数量珠三角集中度中国LED封装企业总数企业地区分布比例1800+深圳企业数量LED产业链相关企业国内外企业竞争格局早期格局中国崛起欧美日韩台企业主导2019年占全球71%市场国内布局广国外高端转型覆盖各类应用领域向WCG背光、UVLED转型应用市场分布封装技术发展趋势LED封装材料减少结构简化，提高效率导热性提升散热性能大幅提高功率密度增大单位面积输出更高功率制程步骤精简高度自动化一体化生产新型封装技术发展小型化外形尺寸适应微型电子设备需求CSP技术升级无基板封装技术普及小型化SMD封装0201/01005封装推广多芯片阵列集成单封装多芯片高集成设计封装材料发展趋势高导热材料环保材料高折射率材料陶瓷、金属复合材料应用无卤、无铅、RoHS兼容提升光提取效率与封装MiniLED MicroLED封装要求提高精度和一致性更严格集成度提升大规模集成封装工艺新型封装技术COB、COG、巨量转移技术设备大升级高精度设备和技术研发课程总结工艺关键点掌握全流程质量控制与工艺参数性能与效率提升2持续改进光效和能源利用成本效益优化材料与工艺创新降低成本市场需求满足适应多元化应用场景。