LED封装技术介绍ppt课件.pptx

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1、LED封装技术介绍,正装结构与倒装结构 封装工艺流程,目录,LED封装的概述,LED芯片主要的两种流派结构介绍,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,国内外LED封装产业总体发展分析,国内外重点LED封装企业的产品及技术分析,研发低热阻、优异光学特性、高可靠的封装技术是新型LED走向实用、走向市场的产业化必经之路。 LED技术大都是在半导体分离器件封装技术基础上发展与演变而来的。将普通二极管的管芯密封在封装体内，起作用是保护芯片和完成电气互连。,LED芯片只是一块很小的固体，它的两个电极要在显微镜下才能看见，需加入电流之后它才会发光。 在制作工艺上，除了要对LED芯片的两个电极进行焊接，从而

2、引出正极、负极之外，同时还需要对LED芯片和两个电极进行保护。,LED的封装是为了维护本身的气密性，并保护不受周围环境中湿度与温度的影响，以及防止组件受到机械振动、冲击产生破损而造成组件特性的变化。因此，封装的目的有下列几点： (1) 防止湿气等由外部侵入； (2) 以机械方式支持导线； (3) 有效地将内部产生的热排出； (4) 提供能够手持的形体。,LED封装概述,封装的必要性,封装的作用,封装的目的,LED芯片主要的两种流派结构介绍,正装结构介绍,图表 1：LED正装结构示意图,LED芯片主要的两种流派结构介绍,蓝宝石衬底的正装结构LED以工艺简单、成本相对较低一直是GaN基LED的主流

3、结构。目前大多数企业仍采用这种封装结构，在我国LED生产技术较国际水平仍有一定差距的情况下，多数企业为节约生产与研发成本，仍在采用正装封装技术，正装结构LED在国内市场上仍有很大的市场。,LED正装结构,优缺点,该结构简单，制作工艺相对成熟。然而正装结构LED有两个明显的缺点，首先正装结构LED p、n电极在LED的同一侧，电流须横向流过N-GaN层，导致电流拥挤，局部发热量高，限制了驱动电流；其次，由于蓝宝石衬底的导热性差，严重的阻碍了热量的散失。,LED芯片主要的两种流派结构介绍,倒装结构介绍,图表 2：LED倒装结构示意图,LED芯片主要的两种流派结构介绍,LED倒装结构,优 缺 点,优

4、点：1、没有通过蓝宝石散热，从芯片PN极上的热量通过金丝球焊点传到Si热沉，Si（硅）是散热的良导体，其散热效果远好于靠蓝宝石来散热。故可通大电流使用；2、尺寸可以做到更小，密度更高，能增加单位面积内的IO数量；光学更容易匹配；3、是散热功能的提升，使芯片的寿命得到了提升；4、是抗静电能力的提升；5、是为后续封装工艺发展打下基础。,2、倒装LED 颠覆了传统LED 工艺，从芯片一直到封装，这样会对设备要求更高，就拿封装才说，能做倒装芯片的前端设备成本肯定会增加不少，这就设置了门槛，让一些企业根本无法接触到这个技术。,缺点：1、倒装LED 技术目前在大功率的产品上和集成封装的优势更大，在中小功率

5、的应用上，成本竞争力还不是很强。,应 用 现 状,目前，做此类芯片的厂商还很少，对制造设备的要求比较苛刻，制造成本还比较高。因此，在市场应用还不是很广泛，但应用前景广阔。,实际应用,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED正装结构的封装介绍,引脚式封装工艺流程,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED正装结构的封装介绍,固晶站,焊线站,灌胶站,测试站,分光站,1W 大功率LED封装工艺流程,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED正装结构的封装介绍,1W 大功率LED封装工艺流程,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED正装结构的封装介绍,1W 大功率LED封装工艺流程

6、,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED正装结构的封装介绍-固晶,扩晶 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。 采用扩晶机对黏结芯片的膜进行扩张，使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。,扩晶机,芯片检验 镜检：材料表面是否有机械损伤及细微的坑洞。,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED正装结构的封装介绍-固晶,点胶 在LED支架的相应位置点上银胶或绝缘胶。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。主要工艺说明对于GaAs、SiC导电衬底，具有背面电极的红光

7、、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。,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。,点胶与备胶,点胶机,备胶机,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED正装结构的封装介绍-固晶,固晶用的银胶 银胶应存放于冰箱冷冻，使用时，必须置于室温下进行解冻90min以上。如果是大罐银胶，需回温3h以上，回温完成后，需分装成小罐装后冷藏于-5。 银胶还需要搅拌，回温后使用玻璃棒或不锈钢棒进行搅拌，搅拌棒需用丙酮等溶液清洗干净。 完成

8、固晶，需进行烘烤。烘烤条件：150，1h。烤后推力测试应大于70g。,固晶机通过真空吸附吸起芯片，吸附时，芯片下面有一个针头将芯片顶起，刚好由真空吸口吸住，带着芯片的真空吸口摆90到支架处，去真空，同时并给一点压力将芯片压在银胶上，完成放置芯片，监控图像，及时调整芯片位置，及时添加银胶和控制胶量大小。,固晶,固晶机,银胶,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED正装结构的封装介绍-焊线,焊线是LED封装技术中的关键环节，工艺上主要需要监控的是压焊金丝（铝丝）拱丝形状，焊点形状，拉力。 对压焊工艺的深入研究涉及到多方面的问题，如金（铝）丝材料、超声功率、压焊压力、劈刀（钢嘴）选用、劈刀（钢

9、嘴）运动轨迹等等。,焊线机,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED正装结构的封装介绍-焊线,金线焊线机的原理：利用温度、压力、超声波振荡的能量在一定时间的配合下，完成引线连接动作。焊接的过程是将金线末端采用电子打火棒打火烧结成金球，再利用焊针经由超声波振荡能量在一定的焊接压力下让金球与焊垫产生相对的摩擦运动，并借由快速摩擦产生的能量使金球与焊垫达到离子程度的熔接。,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED正装结构的封装介绍-焊线,影响焊线的因数第一焊点焊接时间第一焊点功率第一焊点压力第二焊点焊接时间第二焊点功率第二焊点压力弧线高度反向弧度参数弧度因素线径尺寸（WS）预加热时间加热

10、温度焊区温度尾线长度焊接时劈刀离离芯片高度压线板压力,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED正装结构的封装介绍-焊线,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED正装结构的封装介绍-焊线,焊线的拉力测试,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED正装结构的封装介绍-点荧光粉,普通的LED芯片本身无法直接发出白光,chip,chip,chip,White light,三基色芯片发光混合成白光,目前白光LED主要通过三种型式实现：采用红、绿、蓝三色LED组合发光，即多芯片白光LED；采用蓝光LED芯片和黄色荧光粉，由蓝光和黄光两色互补得到白光，或用蓝光LED芯片配合红色和绿色荧光粉，

11、由芯片发出的蓝光、荧光粉发出的红光和绿光三色混合获得白光；利用紫外LED芯片发出的近紫外光激发三基色荧光粉得到白光。,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED正装结构的封装介绍-点荧光粉,配色原理,芯片发出的光颜色,荧光粉发光的颜色,LED最终颜色,影响光色的因素,芯片的波长与光强,荧光粉的特性（色坐标位置）,荧光粉与胶水的比例,荧光粉胶的点胶量,搅拌条件，均匀度,荧光胶的粘度,点胶设备参数控制,添加剂的比例（加强散射和吸收）,LED芯片,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED正装结构的封装介绍-点荧光粉,色坐标唯一确定一个颜色，对应唯一的色温；但色温不对应唯一色坐标。所以企业使

12、用色坐标参考led颜色，使用色温作为区分冷暖光。注：同一色温下，仍有不同的颜色。,配粉胶的时候，粉量的多少和芯片大小有关。其他要求不变时，大芯片下需要加更多的粉（指荧光粉和红粉），因为同样大小的碗杯，放置大芯片之后存放粉的量减少，因此需增加粉的比例；粉量大小还和芯片波长有关，如果波长增加，激发能力减弱，需要加多粉才能达到小波段芯片时的颜色。,色坐标,注意：为了生产的一致性，点完荧光粉后需放置半小时后再进烤箱烘烤。烘烤条件：150度，11.5小时。配粉和胶之后，需搅拌1520min，然后抽真空，除去空气气泡荧光粉必须在3小时内用完，放置较久必须重新搅拌，抽真空。,LED两种芯片结构的封装工艺流程

13、及技术,LED正装结构的封装介绍-填充胶,点完荧光粉需进烤箱烘烤1h，温度150。烤完LED的色温会升高，xy色坐标会下降。,1.点胶：手动点胶封装对操作水准要求很高，主要难点是对点胶量的控制，因为环氧在使用过程中会变稠。白光LED的点胶还存在萤光粉沉淀导致出光色差的问题。 2.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。 3.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

14、胶道进入各个LED成型槽中并固化。,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED正装结构的封装介绍,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED倒装结构的封装介绍,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED倒装结构的封装介绍,主要工艺步骤：第一步： 凸点底部金属化 (UBM)第二步：芯片凸点第三步：将已经凸点的晶片组装到基板板卡上第四步：使用非导电材料填充芯片底部孔隙,倒装芯片工艺概述,Company Logo,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED倒装结构的封装介绍,第一步：凸点下金属化（UBM，under bump metallization）,第二步: 回流形成凸点,LE

15、D两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED倒装结构的封装介绍制作凸点,凸点常用的材料是Pb/Sn（铅/锡）合金，因为其回流焊特性如自中心作用以及焊料下落等。自中心作用减小了对芯片贴放的精度要求。下落特点减小了共面性差的问题。 95Pb/5Sn或者 97Pb/3Sn的回流焊温度较高：330-350C。根据芯片的其它部分、有机基板等的工作温度要求，开发出了高锡焊料，如 37Pb/63Sn的回流温度为200C 左右.,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED倒装结构的封装介绍制作凸点,电镀焊料凸点,钉头焊料凸点,放球凸点,印刷焊料凸点,焊料转移凸点,常见的凸点形成办法,蒸镀焊料凸点,LED两种

16、芯片结构的封装工艺流程及技术,LED倒装结构的封装介绍蒸镀焊料凸点,蒸镀焊料凸点示意图,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED倒装结构的封装介绍蒸镀焊料凸点,蒸镀凸点步骤示意图,钝化晶片,聚酰亚胺类耐高温钝化,最终的金属垫,铬/铬-铜/铜/金,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED倒装结构的封装介绍蒸镀焊料凸点,现场对硅片溅射清洗（a）：在沉积金属前去除氧化物或者照相掩模。同时使得硅片钝化层以及焊盘表面粗糙以提高对UBM的结合力。 金属掩模：常常用带图样的钼金属掩模来覆盖硅片以利于UBM以及凸点金属的沉积。 金属掩模组件一般由背板、弹簧、金属模板以及夹子等构成。 硅片被夹在背板

17、与金属模板 之间，然后通过手动对位. 对位公差可控制在25 mm。,焊料蒸镀（c）： 在UBM表面蒸镀一层 97Pb/Sn 或者95Pb/Sn. 厚度约为 100-125 mm 。形成一个圆锥台形状,注意图（e）中顶部的额外的锡层， 这是 Motorola采用的“蒸镀、额外共晶”，缩写为 “E3”。 这层薄薄的盖子允许器件连接到有机板上而不用在施加共晶焊料。这是因为高铅焊料在 300C回流，而不适合于有机基板。于是焊接时可只回流上面的锡铅共晶，而不将凸点熔化。 凸点成球（d）： 在C4工艺中，凸点回流成球状。,UBM蒸镀（b）：然后按顺序蒸镀Cr层、CrCu层、Cu层以及Au层。,LED两种芯

18、片结构的封装工艺流程及技术,LED倒装结构的封装介绍电镀凸点,电镀是一个比较流行的工艺，其设备成本低、设施占地少，有很多的电镀工艺可以采用。传统的电镀沿用蒸镀使用的 Cr/Cr-Cu/Cu结构的UBM和使用高铅合金。 如果采用高锡合金，Sn会很快消耗Cu而破坏结构的完整性。于是为了沉积共晶焊料，往往在UBM的结构中， Ti/W作为结合层，其上有一层Cu的润湿层。而且润湿铜层要厚。,这种较厚的铜层称为“微球”或者“图钉帽”。使用这种结构公司有：德州仪器、摩托罗拉、国家半导体、冲电气（OKI）等公司。,电镀凸点横截面示意图,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED倒装结构的封装介绍电镀凸点,

19、电镀凸点步骤示意图,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED倒装结构的封装介绍电镀凸点,1、硅片清洗：方法和目的与蒸镀中清洗相同。2、UBM沉积：典型的UBM材料层为： TiWCuAu ，溅射到整个硅片上。理论上讲， UBM 层提供了一个平均得电流分布以利于一致的电镀。图(a)是硅片覆盖了TiW的情形，为了形成微球或者图钉帽结构，施加掩模，沉积一定高度的Cu和Au（b）涂光刻胶， 一般凸点总体高度为85 mm to 100 mm时候，微球高度为10 mm到25 mm 。3、焊料的电镀： 再次施加掩模，以电镀凸点（c） 。 当凸点形成之后，掩模被剥离。 暴露在外的UBM在一到两天内刻蚀掉

20、（d）。4、回流成球：回流后利于凸点在UBM去除时候不被破坏见图（e） 。,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED倒装结构的封装介绍电镀凸点,电镀焊球凸点工艺流程,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED倒装结构的封装介绍放球法,PacTech研制一种Solder Ball Bumper。一个植球头单元在放球的同时通过光纤施加激光脉冲进行回流焊。,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED倒装结构的封装介绍放球法,放球法设备,Company Logo,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED倒装结构的封装介绍倒装芯片组装,第三步：倒装芯片组装,Company Logo,

21、LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED倒装结构的封装介绍底部填充与固化,第四步：底部填充与固化,填充时，将倒装芯片与基板加热到70至75 oC，利用装有填料的L形注射器，沿着芯片的边缘双向注射填料。由于缝隙的毛细管的虹吸作用，填料被吸入，并向中心流动。芯片边缘有阻挡物，以防止流出。有的使用基板倾斜的方法以利于流动。 填充完毕后，在烘箱中分段升温，达到130 oC左右的固化温度后，保持3到4小时即可达完全固化。,不适宜使用一般用于包封芯片的环氧树脂，因为这类环氧树脂及其添加料的 放射高，粘滞性高，填料粒子尺寸大于倒装芯片与基板间的间隙。则填料的要复合以下要求：无挥发性。否则会导致芯片底部

22、产生间隙。尽可能减小应力失配。填料与凸点连接处的Z方向CTE要匹配。固化温度要低。防止PCB热变形。较高的玻璃转化温度。以保证耐热循环冲击的可靠性。,Company Logo,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED倒装结构的封装介绍底部填充与固化,填充量：不足导致晶片开裂、过多会溢流到芯片底部以外。填充量取决于填充空间的准确计算以及填充工具的精度。填充温度：预热、加热以及填充后的加热对其流动性有很大的影响。填充方法：从一边填充会导致流动时间长，从两边填充会导致内部产生气孔。,填充过程的要注意的地方,Company Logo,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED倒装结构的封装介

23、绍倒装芯片组装,第四步：底部填充与固化,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED倒装结构的封装介绍,在凸点材料的选择、焊盘的尺寸设计、焊接材料与基底材料的兼容性等方面要注意以下几个问题：,UBM (under bump metal,凸块底层金属层),基底的金属化层应与凸点中的焊料形成良好的结合。若基板上的焊盘材料为铜，铜上一般还要再镀一层铅锡、锡或者金。采用金作为铜焊盘的金属化层，其厚度要限制在1-2 m m内，以防止产生脆性的金锡金属间化合物。如果金属化层就是裸铜，那么应该采用焊料平整工艺在焊盘上涂覆一薄层熔融焊料，以提高可焊性，同时增加接头中的焊料体积，使接头更具有韧性。但是，每一个

24、焊盘上涂覆的焊料的高度和体积应该尽可能均匀一致。,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED倒装结构的封装介绍,如果没有底部填充，建议最高连接温度为140 oC 到150 oC 。一个凸点的热阻为1000 - 1500 oC/W，将一个焊料凸点的热阻除以芯片上凸点的个数，就可以粗略估算出倒装芯片中芯片与基底之间的热阻。此外，其他途径也可以改善芯片的散热。例如，可以在芯片上形成一些专门用于散热的凸点(“哑凸点”)，或者采用高热导率的底部填充材料。在一些大功率的封装件中，如微处理器，散热十分重要，此时芯片的背面也可以用于散热。,加热,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED倒装结构的封装

25、介绍,倒装芯片组装非常适用于高频应用领域，因为在这种组装结构中，芯片与基底之间的连接通路非常短。倒装焊点的串连阻抗为1mW左右，串连电感为0.025 nH，远小于引线键合中的5 10 nH。正是由于倒装芯片组装的这种优点，信号的传输时延可以显著降低。,速度,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED倒装结构的封装介绍,在固化底部填充材料前，要对已经焊接的芯片进行测试。一旦固化，出去失效的芯片就很困难。最好在芯片焊接将就进行测试，以确保芯片是真正好的芯片（KGD, Known-Good Die），以减少返修的可能。 对于真正好的芯片，仍然有很多设备和技术问题。传统的IC一般进行全面的测试，然

26、后包封起来，因为其最终的测试可以很容易地进行。,对于KGD，有两种基本的测试以及强化途径：（1）在圆片级 (2)在单个芯片级。 由于功率分布、冷却以及圆片接触的问题，在高频和包封状态下进行圆片级的测试有很大的技术难度。而对于单个芯片的高频以及强化测试，要使用测试插座、探针卡等，会破坏芯片的焊盘，且限制了高频并且增加了成本。 目前强化测试、边界扫描测试等的研究比较活跃。,测试,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED倒装结构的封装介绍,一般的倒装芯片组装是通过焊料将凸点焊接到电路板上。对于细间距应用， 焊料可在焊盘上施加较粘的焊剂，施用方法有浸渍芯片或者将焊剂直接涂覆到基板上的办法。对于间

27、距大于0.4 mm，可通过焊膏印刷的办法。 然后将芯片放在涂覆了焊剂或者焊膏的焊盘上，进行回流，最后清洗。然后滴注底部填充材料，加热固化。 与传统的SMD组装比，倒装芯片组装需要一些额外的工具与步骤，如：芯片转载单元、焊剂涂覆单元、浸渍步骤或者焊剂槽以及底部填充与固化设备。,生产过程,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED倒装结构的封装介绍倒装焊,倒装技术主要有熔焊、热压焊、超声焊、胶粘连接等。现在应用较多的有热压焊和超声焊。 热压焊接工艺要求在把芯片贴放到基板上时，同时加压加热。该方法的优点是工艺简单，工艺温度低，无需使用焊剂，可以实现细间距连接；缺点是热压压力较大，仅适用于刚性基底

28、(如氧化铝或硅)，基板必须保证高的平整度，热压头也要有高的平行度。为避免半导体材料受到不必要的损害，设备施加压力要有精确的梯度控制能力。 超声热压焊是将超声波应用在热压连接中，使焊接过程更加快速。超声波的引入使连接材料迅速软化，易于实现塑性变形。热超声的优点是可以降低连接温度，缩短加工处理的时间。缺点是可能在硅片上形成小的凹坑，主要是由于超声震动过强造成的。该方法主要适用于金凸点、镀金焊盘的组合。,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED倒装结构的封装介绍倒装焊,(一) 全自动/半自动植球机（Ball Attachment）以半自动为例，针对手动上料的基板，用图像处理系统进行定位，用针转

29、写的方式涂助焊剂，然后把球搭载在基板的相应位置。（1）手动把基板放到基板放料台上。基板用真空吸着固定后，图像处理系统的镜头移动，对基板的位置进行认识。（2）根据图像处理系统的认识数据进行助焊剂的转写。（3）通过供球转动机构，将球均匀地放置在预埋治具单元上，搭载头到预埋治具单元中采用真空方式吸取球。（4） 对吸着后是否多球、少球进行检查。（5） 根据图像处理系统的认识数据进行位置补正，植球。通过精确控制的压力和位置以及加振动作，保证球准确安定的搭载到基板上。（6）植球结束，通知操作人员手动取下基板。,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED倒装结构的封装介绍倒装焊,指标名称 指标 基板尺寸

30、 30-100W150-300L（mm） 基板厚度 0.1-5.0（mm） 最小端子间距 0.5(mm) 最大植球区域 80W260L（mm） 一次植球数量 40000个 锡球直径 0.2mm-1.0mm 良率 大于99.9% 植球精度 0.025（mm）,主要技术规格：,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED倒装结构的封装介绍,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED倒装结构的封装介绍,贴装技术的两个要点：（1） 对贴装压力控制的要求考虑到倒装芯片基材是比较脆的硅，若在取料、助焊剂浸蘸过程中施以较大的压力容易将其压裂，同时细小的焊凸在此过程中也容易压变形，所以尽量使用比较低的贴

31、装压力。一般要求在150g左右。对于超薄形芯片，如0.3mm，有时甚至要求贴装压力控制在35g。（2） 对贴装精度及稳定性的要求对于球间距小到0.1mm的器件，需要怎样的贴装精度才能达到较高的良率？基板的翘曲变形，阻焊膜窗口的尺寸和位置偏差，以及机器的精度等，都会影响到最终的贴装精度。,Company Logo,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED正装结构与倒装结构的对比,倒装芯片通常是功率芯片主要用来封装大功率LED(1W)，正装芯片通常是用来进行传统的小功率310的封装。因此，功率不同导致二者在封装及应用的方式均有较大的差别，主要区别有如下几点：1. 封装用原材料差别：,Comp

32、any Logo,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED正装结构与倒装结构的对比,2封装制程区别：(1).固晶：正装小芯片采取在直插式支架反射杯内点上绝缘导热胶来固定芯片，而倒装芯片多采用导热系数更高的银胶或共晶的工艺与支架基座相连，且本身支架基座通常为导热系数较高的铜材；(2).焊线：正装小芯片通常封装后驱动电流较小且发热量也相对较小，因此采用正负电极各自焊接一根0.80.9mil金线与支架正负极相连即可；而倒装功率芯片驱动电流一般在350mA以上，芯片尺寸较大，因此为了保证电流注入芯片过程中的均匀性及稳定性，通常在芯片正负级与支架正负极间各自焊接两根1.01.25mil的金线；(3

33、).荧光粉选择：正装小芯片一般驱动电流在20mA左右，而倒装功率芯片一般在350mA左右，因此二者在使用过程中各自的发热量相差甚大，而现在市场通用的荧光粉主要为YAG， YAG自身耐高温为127左右，而芯片点亮后，结温(Tj)会远远高于此温度，因此在散热处理不好的情况下，荧光粉长时间老化衰减严重，因此在倒装芯片封装过程中建议使用耐高温性能更好的硅酸盐荧光粉；,Company Logo,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术,LED正装结构与倒装结构的对比,(4).胶体的选择：正装小芯片发热量较小，因此传统的环氧树脂就可以满足封装的需要；而倒装功率芯片发热量较大，需要采用硅胶来进行封装；硅胶的选

34、择过程中为了匹配蓝宝石衬底的折射率，建议选择折射率较高的硅胶(1.51)，防止折射率较低导致全反射临界角增大而使大部分的光在封装胶体内部被全反射而损失掉；同时，硅胶弹性较大，与环氧树脂相比热应力比环氧树脂小很多，在使用过程中可以对芯片及金线起到良好的保护作用，有利于提高整个产品的可靠性；(5).点胶：正装小芯片的封装通常采用传统的点满整个反射杯覆盖芯片的方式来封装，而倒装功率芯片封装过程中，由于多采用平头支架，因此为了保证整个荧光粉涂敷的均匀性提高出光率而建议采用保型封装(Conformal-Coating)的工艺；示意图如下：,Company Logo,LED两种芯片结构的封装工艺流程及技术

35、,LED正装结构与倒装结构的对比,(6).灌胶成型：正装芯片通常采用在模粒中先灌满环氧树脂然后将支架插入高温固化的方式；而倒装功率芯片则需要采用从透镜其中一个进气孔中慢慢灌入硅胶的方式来填充，填充的过程中应提高操作避免烘烤后出现气泡和裂纹、分层等现象影响成品率；(7).散热设计：正装小芯片通常无额外的散热设计；而倒装功率芯片通常需要在支架下加散热基板，特殊情况下在散热基板后添加风扇等方式来散热；在焊接支架到铝基板的过程中 建议使用功率30W的恒温电烙铁温度低于230，停留时间3S来焊接；,国内外LED封装产业总体发展分析,全球LED封装产业发展现状,（一）市场规模在过去的十年里，LED封装市场

36、见证了惊人的增长。而现阶段，该增长率正在变小，预计在未来几年里将呈下跌趋势。2014年全球LED封装市场收入达146亿美元，预计到2020年将以3.20%的年复合增长率增至176.4亿美元。在应用领域方面，LED照明继续引领LED封装市场发展。2015年全球LED封装规模增长14%，2016年到2020年期间，全球LED照明的使用预计将以14%的年复合增长率成长。然而，另一方面，该行业中一直没有重大创新，市场竞争仍然十分激烈。,（二）企业格局LED产业竞争激烈，2015年全球LED厂商排名出现洗牌。TrendForce旗下绿能事业处LEDinside全球LED厂商的LED封装器件营收排名显示，

37、2015年日亚化学依旧盘据龙头地位，欧司朗光电半导体、Lumileds则紧追在后。三星等韩系厂商则因背光应用衰退、杀价竞争激烈，使得营收普遍呈现衰退。由于LED价格竞争激烈，多数LED厂商营收出现下滑，加上美元升值影响，部分厂商营收表现换算美元后反而呈现衰退。,国内外LED封装产业总体发展分析,国内LED封装业产值规模 2014年中国LED封装行业规模达到568亿元,同比增长20%。全年LED封装出货量增速超过70%,但是封装产值规模增长较少,主要是因价格下快速下降所致,2014年LED封装均价同比降幅仍高达30%左右。 2014年,SMD仍是最为主流的封装形式,约占封装市场产值的52%,比重

38、较2013年得到提升。 2016年国际经济仍将呈现低迷走势,LED需求带动依然不足,LED产业未来成长依然趋缓。然而LED市场供过于求的局面将随着扩产投资的减少得到改善,产品价格将归于理性。 预计,2016年中国LED封装行业产值规模增速将在2015年基础上有小幅回升,市场格局快速调整,企业集中度快速提升。 未来几年,中国LED封装竞争格局逐步明朗,且LED应用市场需求也将逐步稳定,受此影响,预计,未来几年中国LED封装行业产值规模将呈现稳定低速增长,年均复合增长率约6%。,中国LED封装业的发展,国内外LED封装产业总体发展分析,中国LED封装业的分布图,国内外重点LED封装企业的产品及技术

39、分析,国内主要 L E D 封装重点企业,厦门三安光电子有限公司是目前国内最大、国际一流的超高亮度发光二极管外延及芯片产业化基地 ，占地5万多平方米。公司目前的产品主要有全色系LED外延片、芯片、光通讯核心元件等，产品技术指标属世界先进水平。公司被国家科技部列入国家半导体照明工程龙头企业 。 (主流全色系超高亮度LED 芯片,各项性能指标领先,蓝、绿光ITO(氧化铟锡)芯片的性能指标已接近国际最高指标,在同行内具有较强竞争力),国内外重点LED封装企业的产品及技术分析,国内主要 L E D 封装重点企业,扬州华夏集成光电有限公司成立于2002年，位于江苏省扬州市“新光源产业园”，是一家专业从事

40、高品质发光二极管(LED)芯片、支架和蓝宝石衬底研发、生产与代工的中外合资企业。公司产品在ISO9001：2000质量保证的基础上，生产AlGaInP(铝镓铟磷)四元的红光、黄光、黄绿光和InGaN(铟镓氮)的蓝光、绿光等标准芯片、功率型芯片及SMD支架、蓝宝石衬底。目前已获得江苏省科技局高新技术企业认证，生产技术已经达到国际水平。 公司经营团队由香港知名企业资深业界人士及北大、清华、南京、东南、中科 院等国内著名高校和研究机构的人士组成，拥有成熟的量产技术与管理经验。公司已获得江苏省科技厅批准，成立了“华夏半导体照明研究中心”。,国内外重点LED封装企业的产品及技术分析,国内主要 L E D

41、 封装重点企业,杭州士兰明芯科技有限公司是一家设计、制造高亮度全彩LED芯片的光电半导体器件公司。公司位于杭州经济技术开发区，为杭州士兰微电子股份有限公司与杭州士兰集成电路有限公司合资创办。公司注册资本金为1.5亿元人民币，占地75亩，拥有进口生产设备一百二十多台套。公司产品包括蓝、绿光氮化物半导体材料外延片和芯片两大部分，生产工艺技术已经达到国际水平。 士兰明芯LED产品目标定位在中高端领域，主要应用包括户内外彩色显示屏、交通灯、以及通用照明灯具等。士兰明芯的LED器件凭借良好的波长一致性、较高的抗ESD冲击能力以及稳定的品质，获得了客户的广泛认可。特别是在彩色显示屏应用领域已经占有相当大的

42、市场份额。公司现有LED芯片产能100KK颗/月，为了更好地满足客户发展的需求，公司计划在2007年底实现将产能扩充到300kk颗/月的规模。(其技术优势在于芯片制造工艺,同时受益母公司强大的集成电路和分立器件生产线经验。公司LED显示屏芯片的市场占有率超过50%,09年作为唯一的国产芯片厂商中标广场LED显示屏。),国内外重点LED封装企业的产品及技术分析,国内主要 L E D 封装重点企业,大连路美芯片科技有限公司是由美国路美光电公司与大连路明科技集团公司共同投资设立的中外合资企业，公司总投资1.5亿美元，占地面积10.8万平米，总建筑面积63515平米，专业从事高品质LED半导体发光芯片

43、和LD激光芯片的研发、生产与制造。美国路美光电公司的前身为美国纳斯达克上市公司AXT的光电公司，技术水平处于世界前四名。 面向全球的路美芯片公司定位于高科技、高品质、低成本LED发光芯片和LD激光芯片的规模化生产于新产品开发，公司拥有世界最先进的生产设备，人才、设备、技术实力雄厚。拥有来自美国前AXT公司几十位博士、硕士等高级技术团队，三十多项技术专利，以及路明科技集团发光领域的优势资源。在半导体显示的各类芯片以及激光器芯片和功率型发光二极管芯片方面，处于中国领先、世界先进行列。大连国家半导体照明产业化基地为国家首批设立的四大基地之一，路美芯片公司为其龙头企业，一期工程2004年3月开工生产，

44、二期工程于2005年开工，将形成中国乃至世界重要的芯片生产基地。(路美拥有上百个早期国际国内核心专利,范围横跨外延、芯片、封装、灯具、发光粉等。),国内外重点LED封装企业的产品及技术分析,国内主要 L E D 封装重点企业,广州晶科电子作为国内唯一一家成熟应用倒装焊接（Flip-chip）技术的大功率LED集成芯片领导品牌，今年重拳出击推出了“芯片级LED照明整体解决方案”，能在LED芯片制成工艺中，通过新型晶片级工艺，完成一部分传统封装工艺或者节省传统封装工艺环节，使LED最终封装体积缩小，性能更加稳定。其“易系列”和陶瓷基COB产品全部采用基于APT专利技术-倒装焊接技术，实现了单芯片及

45、多芯片模组的无金线、无固晶胶封装，具有高亮度、高光效、高可靠性、低热阻、颜色一致性好等诸多优点。(是珠三角唯一一家大功率、高亮度、高稳定性蓝光LED芯片制造企业。晶科核心产品优势是功率型氮化镓蓝LED芯片和超大功率模组芯片(5W、10W、15W、30W等)。同时在美国和中国拥8项发明专利,并以每年申请2项发明专利的速度进行持续的技术创新,拥有晶片级倒装焊技术倒装大功率芯片制造技术及多芯片集成技术。),国内外重点LED封装企业的产品及技术分析,国内主要 L E D 封装重点企业,华灿光电作为国内LED芯片的制造商之一，在对白光LED的研究与开发积累了相当多的经验并形成了自主知识产权的基础上，对倒

46、装LED的工艺做了深入细致的研究，不断提升外延和芯片工艺技术，目前倒装芯片45mil产品试验亮度为1A，100lm/W，达到国内领先水准。华灿光电的专业研发团队致力于倒装LED芯片的研究与开发，目前已研发成功，最终将实现倒装LED芯片产品产业化。,德豪润达“北极光”1ALED照明级高驱动电流倒装芯片，该芯片在1A的电流驱动下可实现310流明，在700ma电流驱动下可达255流明LED芯片，除了单点光通量高，适合配光设计，演绎照明艺术；舒适的光色品质，为高品质照明环境专业设计；同时还具有客户满意的光效性能和性价比；业界领先的热学性能；回流焊工艺（IPC/JEDECJ-STD-020C）；湿气敏感

47、等级1；耐静电电压8000V（人体模式）。倒装芯片可以广泛应用于液晶背光、大功率LED照明产品，如路灯、汽车灯等。,国内外重点LED封装企业的产品及技术分析,国内主要 L E D 封装重点企业,上海蓝宝光电材料有限公司是以民营资本为主体的高新技术企业，创建于2000年9月，注册资金12670万元人民币，专业从事GaN LED外延生长、芯片制备、照明应用领域的技术研发及产业化生产。公司注重具有自主知识产权的技术研发,目前申请和拥有的技术专利23项，其中已获得的授权9项(国家发明专利6项，实用新型专利2项，外观设计专利1项)。 公司掌握成熟的倒装焊、ITO膜、表面粗化、背镀铝、抗静电保护等先进工艺

48、技术，近年来取得了图形衬底、激光剥离、垂直结构等新技术的重点突破和工艺运用，即将实现100 lm/W LED产业化目标，达到与国际先进水平接轨。 公司实行ERP资源系统管理，专业批量生产、销售GaN LED蓝、绿光外延片，功率型高亮度芯片及普通芯片产品，年产芯粒2000KK。 大功率白光LED芯片光效达60 lm/W以上的国内领先水平，可广泛应用于室内照明、路灯、隧道灯照明和城市景观照明等领域。 (以中科院物理所为技术支撑,拥有成熟的大功率倒装焊、RGB三基色集成、ITO镀膜、抗静电保护等核心技术。),国内外重点LED封装企业的产品及技术分析,国外主要 L E D 封装重点企业,方大国科光电(

49、母公司方大集团是国内第一家批量生产半导体照明用外延片和芯片企业。)厦门晶宇光电东莞洲磊电子厦门明达光电(这三家作均有台资背景的,相比本土LED芯片企业,在技术,资金及人才准备上相比较为充分,工厂目前均已实现规模量产。),国内外重点LED封装企业的产品及技术分析,国外主要 L E D 封装重点企业,日亚化学（NICHIA）欧司朗(OSRAM GmbH) 三星电子（SAMSUNGELECTRONICS） 首尔半导体（SSC）科锐（CREE）,亿光电子隆达电子光宝集团东贝光电宏齐科技佰鸿股份晶台股份,国外主要 L E D 封装重点企业,台湾主要LED封装重点企业,Thank You !,Add your company slogan,