LED封装工艺

24
銲線目檢項目
Bond Pad
Bond Pad
球形的大小&偏移及變 球形的大小 偏移及變 形不得超出Bond Pad 形不得超出
銲球銲點所拉出線弧 不得相互交錯
金線不得塌線
金線球頸不得撕裂
25
LED白光製作方式
Single chip 型 : • Blue LED + Yellow螢光粉 • Blue LED + Green螢光粉 + Red螢光粉 • UV LED + RGB螢光粉 2 chips 型: Blue LED + Yellow LED 3 chips 型: Blue LED + Green LED + Red LED
31
白光
白光
D B C A B A
點膠製程二 -溫度影響
圖 A：工作台加熱
針筒 加熱點 支架 工作台 圖A 圖B
圖 B：針筒加熱 (工作台常溫)
圖 A：工作台加熱一般分為兩段區域，一為預熱區，二為點膠區 預熱區：一般工作溫度為50~80度，主要為提高支架溫度增加膠資流動性 點膠區：溫度建議在30~50度，溫度過高會造成硅膠硬化或點膠針積膠問題 圖 B：針筒加熱 (工作台常溫) 預熱區：與上述相同 點膠區：加溫方式更改為在點膠針部分，溫度建議在25~30度，此溫度即可增加硅膠 之流動性並不造成硅膠硬化 32
7
支架規格特性
高功率 基板
陶瓷基板 PLCC基板 基板 PLCC基板 基板
低功率 基板
陶瓷基板 PLCC基板 基板 PLCC基板 基板
8
支架外觀圖
020 支架 尺寸： 3.8 x 0.6 x 1.2 mm
3020 支架
尺寸： 3.0 x 2.0 x 1.3 mm
尺寸： 3528支架 3.5 x 2.8 x 1.9 mm
26
點膠製程
Lamp
發光層
Wire Bonding
SMT
COB
目前以圖B為主要點膠方式，圖C之點膠方式較適用於高功率 目前以圖 為主要點膠方式， 之點膠方式較適用於高功率LED封裝使用 封裝使用 為主要點膠方式 之點膠方式較適用於高功率
27
螢光粉分析
廠 商 Patent NO. 螢光粉 YAG (Yellow) + B ChipY3Al5O12 TAG (Yellow) + B ChipTb3Al5O12 氮化物(R/G) + B Chip 氮化物 取得受權國內廠家
封合上下不平均
34
固晶流程
工單 設備型 號確認
試生產 (固晶參數確認)
NG 固晶位置確認 (品保)
材料確認
OK NG 回報再確認
軌道設定 PR / IDX / DS
OK
生產
晶片 燈光設定
管制點： 管制點：
生產流程單 自主檢查表 IPQC巡檢表 IPQC巡檢表
Pick / Bond 高度設定
NG 烘烤後 推力測試 OK
特點：
電熱合一結構 低功率使用
特點：
陶瓷基板對LED產生熱之 問題有良好之導熱效果 高/低功率皆可使用
16
封裝不同製程
傳統 製程 Die Bond +
Wire Bond
Bonding pad chip 銀膠 電極 Lead frame Au wire chip 電極 AuSn Lead frame Wire bonding
Standard
Eutectic
沿用 傳統製程 Die Bond +
Wire Bond
Flip Chip
FC 製程 S.B.Bond +
FC Bond
電極 chip
Stud Bump Lead frame
17
封裝型態分析
高亮度封裝
晶片：高散熱銀膠
固晶 焊線 點膠
支架：PLCC + Heat sink / 陶瓷基板 / 鋁基板 Zener：銀膠 金線：1.2 mil
Lamp
SMD PCB
5
測發光晶片說明
100um
電壓(Vf)：3.2 ~ 3.5V
10 mil
亮度(Iv)：110 ~ 300 mcd 驅動電流：20 mA 尺寸(mm)：10 x 23 mil
23 mil
使用產品
10 x 18 mil
10 mil
10 x 18 ：020 / 008 / 335 支架 ( side view)使用 3020亮度須超過 1600mcd時使 用
點膠目檢項目
項目 氣泡過大 灌膠不足 灌膠過度 板材裂痕 支架偏移 表面漆脫落 表面漆皺折 背面殘膠 不良圖示 SPEC 超過10% Chip 裸露出膠體 高於上蓋板高度 不得有 黃色膠體貫穿 超過10% 肉眼所能辨識 不得有 33
包裝目檢項目
包裝機封合不良
上捲帶皺折
封合上下不平均
封合斷續
封合上下不平均
Pad不良 Pad不良
Pad汙染 Pad汙染
晶片量測範圍
探針印過大
晶片破損
良品
19
支架檢驗項目
無射出外殼
表面凹陷
20
支架設計要點
基 板
Zener chip
Silicone/Epoxy
(靜電防治)
020 3020
3528RGB
發光角度設計：目前一般為90~120度為主要設計方案 散熱設計：低功率封裝或高功率封裝(散熱塊/陶瓷基板/鋁基板等) 機構設計：側發光或正向發光設計 (關係SMT使用基板材料-FPC / MCPCB / PCB) 極性設計：共陰或共陽 ( 關係Zener極性確認)
18 mil
020 008 335
6
高功率晶片說明
電壓(Vf)：3.3 ~ 3.7V 亮度(Iv)：3000 ~ 4000 mcd
1mm
驅動電流：350mA 尺寸(mm)：1 x 1 mm (40mil) 單位換算：
1mm
1mil = 0.0254mm 40mil= 0.0254 x 40 =1mm
4
一般晶片說明
12 mil 13 mil 14 mil
12 mil
13 mil
14 mil
電壓(Vf)：3.0 ~ 3.5V 亮度(Iv)：80 ~ 200 mcd 驅動電流：20 mA 尺寸(mm)：12 x 12 mil 13 x 13 mil 14 x 14 mil
使用產品 一般晶片使用與產品相關 此晶片應用在lamp / SMD PCB產 品較多
壓力/時間/ 高度確認
繼續生產
37
測試流程
NG
工單
NG
材料確認
OK
設備確認
光電校正
試生產
OK
測試程式 確認 NG 產品治具 確認 IPQC
回報再確認
OK 落料區確認
管制點： 管制點：
LED的五大物料與五大製程 的五大物料與五大製程
五大物料 晶片 基材 銀膠 金線 環氧樹脂 銲線 封膠 切腳 固晶 五大製程
LED示意圖
測試
2
LED發光二極體特性 基本原理
週期表 LED晶片的元素為III-V族化合半導體
3
晶片規格特性
Cree HP Chip Substrate:硅襯底
TW HP Chip Substrate:藍寶石襯底
9
封裝方式外觀圖
紅光封裝
藍/綠光封裝 綠光封裝
RGB三色光封裝 三色光封裝
白光封裝
10
白光色座標
CIE 1931Chromaticity coordinates
0.34 0.335 0.33 0.325 0.32 0.315 0.31 0.305 0.3 0.295 0.29 0.285 0.28 0.275 0.27 0.265 0.26 0.255 0.25 0.245 0.24 0.235 0.23 0.225 0.22 0.215 0.21 0.205 0.2 0.195 0.19 0.23 0.24 0.24 5 0 5 0.25 0.25 0.26 0.26 0.27 0.27 0.28 0.28 0 5 0 5 0 5 0 5 0.29 0.29 0.30 0.30 0 5 0 5 0.31 0.31 0.32 0.32 0 5 0 5 0.33 0.33 0.34 0 5 0
線弧 高度設定 OK 瓷嘴確認
繼續生產
36
點膠流程
試生產 (螢光粉比例/ 膠量確認)
NG IPQC
工單
NG
材料確認
OK
設備確認
硅膠型號 確認
OK
回報再確認 螢光粉比例 確認
生產
管制點： 管制點：
生產流程單 自主檢查表 IPQC巡檢表 IPQC巡檢表
點膠針確認
NG 螢光粉比例/ 膠量確認 OK
點膠機步進 確認
LED發光二極體特性 簡介
Light Emitting Diode, 簡稱 LED 中文譯: 發光二極體(台灣地區) 發光二極管(大陸地區) • 包含可見光(Visible)與不可見光(Invisible) • 屬於光電半導體的一類 • 在結構上包括P極(P-Type)與N極(N-Type)
1
LED發光二極體特性
硅膠：折射率 / 收縮率 / 烘烤條件 / 黏度 螢光粉：波長 / 粒徑 / 發光效率 其他材料：抗沉澱粉
22
固晶目檢項目
1/3 Chip
包覆量
chip
膠量包護量/四面出膠 膠量包護量 四面出膠
偏移角度不可超過5度 偏移角度不可超過 度
晶片不可有破損
23
焊線製程
1. 2. 3. BSOB BBOS 正打與反打
硅膠：雙層點膠 ( 一層:折射率高 ：二層：折射率低-Phosphor)
低亮度封裝
晶片：銀膠 / 絕緣膠
固晶 焊線 點膠
支架：PLCC + Heat sink / 陶瓷基板 / 鋁基板 Zener：銀膠 金線：0.9~1 mil
硅膠：單層點膠 ( 折射率高-Phosphor)
18
晶片檢驗項目
Pad不良 Pad不良
OQC
FQC
庫房
烘烤
工站之間設有IPQC巡檢 巡檢 工站之間設有
12
封裝設備示意圖
擴晶
固晶
烘烤
銲線
點膠
包裝
測試
落料
烘烤
13
封裝示意圖
基 板
Zener chip
Silicone/Epoxy
(靜電防治)
008
020
335
3020
3528 RGB
3528
14
封裝示意圖
15
支架一般規格
特點：
散熱片
電熱分離結構 獨立散熱片結構 (可做 高功率及低功率)
頂針 高度設定
Pick / Bond 單顆動作
繼續生產
35
銲線流程
NG
工單
NG
材料確認
OK
設備型 號確認
軌道設定 PR / IDX
試生產 (固晶參數確認)
銲線位置確認 (品保)
OK
回報再確認 晶片 燈光設定
生產
管制點： 管制點：
生產流程單 自主檢查表 IPQC巡檢表 IPQC巡檢表
壓板 高度確認
NG 拉/推力測試
29
點膠製程-單層點膠
黃圈 A、B兩點距離因激 發螢光粉不同造成在一 定距離內會產生清楚之 黃圈現象 低功率晶片因亮度較 低所已針對此問題較不 做討論
C B A
白光
C區為硅膠加螢光粉
30
點膠製程-雙層點膠
藍圈பைடு நூலகம்
黃圈
因兩層點膠方式使A、B兩點 激發螢光粉產生黃圈問題改善 C ：為透明硅膠 D：為硅膠加螢光粉 因晶片折射率為2.2左右，空 氣折射率為 1，就光學原理 【 C 】應用較高折射率之硅膠， 如此可增加光學亮度 低功率晶片與高功率晶片在製 程上須做些為變更
東貝、先進光電、 東貝、先進光電、艾笛森
28
點膠製程-配膠
螢光粉：螢光粉顆粒粗細直接影響發光之效益，不同封裝方式亦 有區別 低功率封裝：螢光粉徑粒約在3~4um為最佳，因晶片可以完全激 發螢光粉，如顆粒太大不但無法完全激發螢光粉亦可能造成亮度 降低 高功率封裝：螢光粉徑粒約在7~9um為最佳，晶片因亮度提高可 完全激發螢光粉，如顆利太小反而可能造成螢光粉耗損加快 螢光粉因放置在車間如發生受潮可以以烘烤方式解決此問題， 烘烤條件為：100℃/60min 目視辨識是否受潮可觀看包裝瓶是否產 生螢光粉具有靜電吸附狀況發生，如有此情況發生即可確認螢光 粉無受潮。
D4 C8 C4 B8 B4 A8 A4 A3 A2 J2 J1 J0 J00 J01 A1 A01 A7 A6 A5 A05 B3 B2 B1 B01 B7 B6 B5 C3 C2 C1 C7 C6 C5 D3 D2 D1
CIE畒夹
11
工藝流程管理
PLCC 封裝 IQC
擴晶 落料 測試 固晶 捲帶包裝 烘烤 Shear Test (SPC) 銲線 Pull Test (SPC) 點膠 成品包裝 可靠度驗證
21
材料設計要點
固晶站
銀膠 /絕緣膠：黏度、常溫生產使用時間、烘烤條件、熱傳導細數 固晶吸嘴/點膠針：側發光 / 正發光 / 高功率晶片 支架：全鍍銀 / 半鍍銀 / 散熱模塊
焊線站
壓板設計：單體壓板 / 區域壓板 陶瓷吸嘴：側發光 / 正發光 / 高功率晶片 金線：低功率晶片 / 高功率晶片
點膠站
日亞化學 (JP)
US
光磊
OSRAM(GB)
US
億光、光寶、宏齊、 億光、光寶、宏齊、雅新
Mitsubishi (JP)
US
李洲
日根化學 (JP)
US
氮化物(Yellow) + B Chip 氮化物
立碁、億光、 立碁、億光、佰鴻
Intematrix (US)
US
矽酸鹽(Yellow) + B Chip 矽酸鹽