封装制程-PPT精选
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• 依製程可分為:
– 灌注型: 材料常溫呈液態 – 射出型: 材料常溫呈固態 – 燒結型: 通常為玻璃類 – 帽蓋型: 以金屬為封裝材料
LED 封裝製程介紹
LED 封裝製程介紹
LED 封裝製程-固晶
• 固晶(Die Attachment or Die Bonding) • 固晶之目的為將晶粒固著於基板之上 • 固晶之製程重點:
基板於客戶端加工特性:
Solding Process Reflow 溫控
SMT Manual
PCB
V
V
V
X
Ceramic V
O
O
V
Metal O
V
X
O
Alignment
V O O
LED 封裝材料- 固晶
有機高分子銀膠 無機高分子銀膠
合金
取得 O O O
加工 O O O
成型 O O O
污染 X X O
散熱層
LED 熱力學-主動式散熱
風扇 致冷晶片 液態冷煤系統
成本 技術 效果 耗能 壽命 低易好好 好 很高 難 好 尚可 好 極高 極難 極佳 高 好
高功率LED-Flip Chip
Al2O3 n-GaN p-GaN n-metal
n-metal
Solderwk.baidu.com
Solder
Si 基板
白光 LED
螢光粉 Phosphor-特性要求
• 長時間使用性質穩定 • 光色不因溫度, 時間, 日照, 晶片效率而改變 • 反應時間快, ~120ns • 吸收短波長光, 放出常波長光,且過程可逆
谢 谢 大 家 ！
– 根據晶片進行頂針, 吸嘴, 吸力參數調整 – 根據晶片與基座進行銀膠參數調整 – 晶粒位置, 偏移角及推力製程調整
固晶機台各部系統
• 進出料系統 • 晶粒辨識系統 • 晶粒擷取系統 • 基座輸送系統 • 點膠系統 • 固化系統
固晶機台各部系統
進料系統
點 膠 系 統
基座輸送系統
基座輸送方向
晶
晶
• 白光LED
LED 封裝製程
固晶 (die attached) 烘烤 (epoxy curing) 打線 (wire bonding) 成型 (molding) 分割 (singluration) 測試 (testing) 分類 (sorting)
LED 封裝材料
1. 封裝核心: 基板 •基板的性能對於非晶粒性之失效有決定性之影響
LED 封裝形式
• 依外型分類
– 插件式, Lamp type ( DIP)
• 佔80% 市場 • 屬傳統LED封裝方式
– 表面黏著式 surface mount device (SMD)
• 佔20% 市場 • 約1980開始發展, 有逐步取代DIP 之趨勢 • 適用於密集電路設計
LED 封裝形式
封裝製程-PPT精选
個人簡歷
• 淡江大學 物理系 • 大同大學 材料工程研究所碩士班 • 台灣大學 電機工程研究所博士班
• 曾任
– 淡江大學 兼任講師 – 博達科技 MOCVD 製造處副理
• 現任
– 矽格股份有限公司 光電事業處經理
矽格股份有限公司
成立時間: 1988年12月 資本額 : 新台幣14.19億元 主要營業項目: 半導體封裝測試 員工人數 : 約850人 無塵室等級: Class10, Class1K, Class10K 投資者: 矽品精密、經營團隊、員工、其他股東
白光 LED
Blue LED 激發YAG螢光粉
Blue LED 基板
白光 LED
UV LED 激發RGB螢光粉
UV LED 基板
白光 LED
ZnSe LED
ZnSe 基板 CdZnSe 薄膜
螢光粉 Phosphor
• YAG : 580nm yellow • SrGa2S4 : Eu2+ ; 540nm Green • SrS : Eu2+ ; 610nm Red • Ba2MgSiO7 : CaSrEuZn forUV LED
– 根據晶片進行銲線參數調整 – 拉力參數調整 – 線弧製程調整
LED 熱力學
電極
晶粒
銀膠 基板
LED 熱力學
保護層
H HH 晶片層
H 銀膠層 H H
H 金屬層 H
H
H
絕緣層 H
H
H
LED 熱力學
亮
度
電
阻
熱
晶片面積
LED 熱力學
溫
溫
度
度
LED 熱力學
溫
溫
度
度
LED 熱力學-高散熱封裝
保護層 晶片層 銀膠層 金屬層 絕緣層
V
X
X
Ceramic V
O
O
Metal O
O
O
LED 封裝材料- 基板
基板於各製程中之加工特性:
Component
Ag epoxy
PCB
O
Ceramic
O
Metal
O
固晶
All metal
Coating Preform Solder
V
X
X
O
O
O
O
O
O
打線
Al Au
OV OV OO
成型
V O O
LED 封裝材料- 基板
價格 高 中 低
LED 封裝材料- 銲線
銲線材料特性:
金線 鋁線 金屬片
導電性 O O O
導熱性 V V O
抗撓性 X X O
LED 封裝材料- 銲線
銲線對元件特性影響:
Pulse DC
金線
O
V
鋁線
O
X
金屬片
O
O
高輸入 V X O
高輸出 V X O
惡劣環境 V X O
LED 封裝材料- 成型材料
2. 封裝的基石: 固晶 3. 對外的橋樑: 銲線 4. 美麗的外衣: 成型樹酯
LED 封裝材料- 基板
基板成型之分析
PCB Ceramic
Metal
取得 O O O
加工 X X O
成型 X X O
污染 X O O
價格 中 高 低
LED 封裝材料- 基板
基板材料特性:
導電性 導熱性 精確度
PCB
獲利能力
OUTLINE
• LED 封裝簡介 • LED 封裝之形式 • LED 封裝材料與封裝製程 • 白光LED封裝技術
LED 封裝簡介
• LED 封裝之目的:
– 將半導體晶片封裝程可以供商業使用之電子元件 – 保護晶片防禦輻射, 水氣, 氧氣, 以及外力破壞 – 提高元件之可靠度 – 改善/提升晶片性能 – 提供晶片散熱機構 – 設計各式封裝形式, 提供不同之產品應用
• 依發光功率分類
– 傳統20 mA LED – High power LED ( >350mA)
• 依光點數分類 • 單點LED • 多點LED (matrix LED)
LED 封裝形式
• 依用途分類
– 傳統顯示型LED
• 七區顯示器 • 號誌用LED
– 光傳輸LED
• IR LED
– 照明用LED
價格 高 高 低
LED 封裝材料- 固晶
固晶材料特性:
有機高分子銀膠 無機高分子銀膠
合金
導電性 V V O
導熱性 X V O
精確度 V V O
耐溫性 X V O
LED 封裝材料- 固晶
固晶於製程加工特性:
烤箱固化
有機高分子銀膠 O
無機高分子銀膠 O
合金
V
機台固化 O O V
其他方式固化 O O V
白光LED之優點
• 省電 • 耐震 • 應答速度快 • 壽命長 • 低電壓啟動 • 演色性佳 • 溫度低 • 商品設計自由度高
白光 LED
色光之混合
白光 LED
RGB LED 混光
Red LED Green LED Blue LED 基板
白光 LED
Blue LED 激發RG螢光粉
Blue LED 基板
固化精確度 O O X
LED 封裝材料- 固晶
基板於客戶端加工特性:
Solding Process Reflow 溫控
SMT Manual
有機高分子銀膠 O
O
O
V
無機高分子銀膠 O
O
O
V
合金
O
V
X
O
LED 封裝材料- 銲線
金線 鋁線 金屬片
取得 O O O
加工 W/B W/B Heater
成型 易 易 難
晶粒輸送方向
粒
粒
辨
擷
識
取
系
系
統
統
晶圓
固化系統 進料系統
固晶半成品輸送方向
固晶十二大品質異常項目
• 漏固 • 掉晶片 • 晶片破損 • 晶片沾銀膠 • 晶片倒置 • 銀膠量異常 • 晶片傾斜 • 基座變形 • 固位不正 • 晶片旋轉角偏移 • 銀膠偏移 • 推粒不足
LED 封裝製程-銲線
• 銲線(Wire Bonding) • 銲線之目的為將晶粒固著於基板之上 • 銲線之製程重點:
– 灌注型: 材料常溫呈液態 – 射出型: 材料常溫呈固態 – 燒結型: 通常為玻璃類 – 帽蓋型: 以金屬為封裝材料
LED 封裝製程介紹
LED 封裝製程介紹
LED 封裝製程-固晶
• 固晶(Die Attachment or Die Bonding) • 固晶之目的為將晶粒固著於基板之上 • 固晶之製程重點:
基板於客戶端加工特性:
Solding Process Reflow 溫控
SMT Manual
PCB
V
V
V
X
Ceramic V
O
O
V
Metal O
V
X
O
Alignment
V O O
LED 封裝材料- 固晶
有機高分子銀膠 無機高分子銀膠
合金
取得 O O O
加工 O O O
成型 O O O
污染 X X O
散熱層
LED 熱力學-主動式散熱
風扇 致冷晶片 液態冷煤系統
成本 技術 效果 耗能 壽命 低易好好 好 很高 難 好 尚可 好 極高 極難 極佳 高 好
高功率LED-Flip Chip
Al2O3 n-GaN p-GaN n-metal
n-metal
Solderwk.baidu.com
Solder
Si 基板
白光 LED
螢光粉 Phosphor-特性要求
• 長時間使用性質穩定 • 光色不因溫度, 時間, 日照, 晶片效率而改變 • 反應時間快, ~120ns • 吸收短波長光, 放出常波長光,且過程可逆
谢 谢 大 家 ！
– 根據晶片進行頂針, 吸嘴, 吸力參數調整 – 根據晶片與基座進行銀膠參數調整 – 晶粒位置, 偏移角及推力製程調整
固晶機台各部系統
• 進出料系統 • 晶粒辨識系統 • 晶粒擷取系統 • 基座輸送系統 • 點膠系統 • 固化系統
固晶機台各部系統
進料系統
點 膠 系 統
基座輸送系統
基座輸送方向
晶
晶
• 白光LED
LED 封裝製程
固晶 (die attached) 烘烤 (epoxy curing) 打線 (wire bonding) 成型 (molding) 分割 (singluration) 測試 (testing) 分類 (sorting)
LED 封裝材料
1. 封裝核心: 基板 •基板的性能對於非晶粒性之失效有決定性之影響
LED 封裝形式
• 依外型分類
– 插件式, Lamp type ( DIP)
• 佔80% 市場 • 屬傳統LED封裝方式
– 表面黏著式 surface mount device (SMD)
• 佔20% 市場 • 約1980開始發展, 有逐步取代DIP 之趨勢 • 適用於密集電路設計
LED 封裝形式
封裝製程-PPT精选
個人簡歷
• 淡江大學 物理系 • 大同大學 材料工程研究所碩士班 • 台灣大學 電機工程研究所博士班
• 曾任
– 淡江大學 兼任講師 – 博達科技 MOCVD 製造處副理
• 現任
– 矽格股份有限公司 光電事業處經理
矽格股份有限公司
成立時間: 1988年12月 資本額 : 新台幣14.19億元 主要營業項目: 半導體封裝測試 員工人數 : 約850人 無塵室等級: Class10, Class1K, Class10K 投資者: 矽品精密、經營團隊、員工、其他股東
白光 LED
Blue LED 激發YAG螢光粉
Blue LED 基板
白光 LED
UV LED 激發RGB螢光粉
UV LED 基板
白光 LED
ZnSe LED
ZnSe 基板 CdZnSe 薄膜
螢光粉 Phosphor
• YAG : 580nm yellow • SrGa2S4 : Eu2+ ; 540nm Green • SrS : Eu2+ ; 610nm Red • Ba2MgSiO7 : CaSrEuZn forUV LED
– 根據晶片進行銲線參數調整 – 拉力參數調整 – 線弧製程調整
LED 熱力學
電極
晶粒
銀膠 基板
LED 熱力學
保護層
H HH 晶片層
H 銀膠層 H H
H 金屬層 H
H
H
絕緣層 H
H
H
LED 熱力學
亮
度
電
阻
熱
晶片面積
LED 熱力學
溫
溫
度
度
LED 熱力學
溫
溫
度
度
LED 熱力學-高散熱封裝
保護層 晶片層 銀膠層 金屬層 絕緣層
V
X
X
Ceramic V
O
O
Metal O
O
O
LED 封裝材料- 基板
基板於各製程中之加工特性:
Component
Ag epoxy
PCB
O
Ceramic
O
Metal
O
固晶
All metal
Coating Preform Solder
V
X
X
O
O
O
O
O
O
打線
Al Au
OV OV OO
成型
V O O
LED 封裝材料- 基板
價格 高 中 低
LED 封裝材料- 銲線
銲線材料特性:
金線 鋁線 金屬片
導電性 O O O
導熱性 V V O
抗撓性 X X O
LED 封裝材料- 銲線
銲線對元件特性影響:
Pulse DC
金線
O
V
鋁線
O
X
金屬片
O
O
高輸入 V X O
高輸出 V X O
惡劣環境 V X O
LED 封裝材料- 成型材料
2. 封裝的基石: 固晶 3. 對外的橋樑: 銲線 4. 美麗的外衣: 成型樹酯
LED 封裝材料- 基板
基板成型之分析
PCB Ceramic
Metal
取得 O O O
加工 X X O
成型 X X O
污染 X O O
價格 中 高 低
LED 封裝材料- 基板
基板材料特性:
導電性 導熱性 精確度
PCB
獲利能力
OUTLINE
• LED 封裝簡介 • LED 封裝之形式 • LED 封裝材料與封裝製程 • 白光LED封裝技術
LED 封裝簡介
• LED 封裝之目的:
– 將半導體晶片封裝程可以供商業使用之電子元件 – 保護晶片防禦輻射, 水氣, 氧氣, 以及外力破壞 – 提高元件之可靠度 – 改善/提升晶片性能 – 提供晶片散熱機構 – 設計各式封裝形式, 提供不同之產品應用
• 依發光功率分類
– 傳統20 mA LED – High power LED ( >350mA)
• 依光點數分類 • 單點LED • 多點LED (matrix LED)
LED 封裝形式
• 依用途分類
– 傳統顯示型LED
• 七區顯示器 • 號誌用LED
– 光傳輸LED
• IR LED
– 照明用LED
價格 高 高 低
LED 封裝材料- 固晶
固晶材料特性:
有機高分子銀膠 無機高分子銀膠
合金
導電性 V V O
導熱性 X V O
精確度 V V O
耐溫性 X V O
LED 封裝材料- 固晶
固晶於製程加工特性:
烤箱固化
有機高分子銀膠 O
無機高分子銀膠 O
合金
V
機台固化 O O V
其他方式固化 O O V
白光LED之優點
• 省電 • 耐震 • 應答速度快 • 壽命長 • 低電壓啟動 • 演色性佳 • 溫度低 • 商品設計自由度高
白光 LED
色光之混合
白光 LED
RGB LED 混光
Red LED Green LED Blue LED 基板
白光 LED
Blue LED 激發RG螢光粉
Blue LED 基板
固化精確度 O O X
LED 封裝材料- 固晶
基板於客戶端加工特性:
Solding Process Reflow 溫控
SMT Manual
有機高分子銀膠 O
O
O
V
無機高分子銀膠 O
O
O
V
合金
O
V
X
O
LED 封裝材料- 銲線
金線 鋁線 金屬片
取得 O O O
加工 W/B W/B Heater
成型 易 易 難
晶粒輸送方向
粒
粒
辨
擷
識
取
系
系
統
統
晶圓
固化系統 進料系統
固晶半成品輸送方向
固晶十二大品質異常項目
• 漏固 • 掉晶片 • 晶片破損 • 晶片沾銀膠 • 晶片倒置 • 銀膠量異常 • 晶片傾斜 • 基座變形 • 固位不正 • 晶片旋轉角偏移 • 銀膠偏移 • 推粒不足
LED 封裝製程-銲線
• 銲線(Wire Bonding) • 銲線之目的為將晶粒固著於基板之上 • 銲線之製程重點: