LED生产工艺,制作流程
1.LED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.LED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.LED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.LED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.LED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.LED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,特别是蓝、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.LED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.LED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。
LED的压焊工艺有金丝球焊和铝丝压焊两种。右图是铝丝压焊的过程,先在LED芯片电极上压上第一点,再将铝丝拉到相应的支架上方,压上第二点后扯断铝丝。金丝球焊过程则在压第一点前先烧个球,其余过程类似。
压焊是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。
9.LED封胶
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)
9.1LED点胶:
TOP-LED和Side-LED适用点胶封装。手动点胶封装对操作水平要求很高(特别是白光LED),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的点胶还存在荧光粉沉淀导致出光色差的问题。
9.2LED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。
9.3LED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。
10.LED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。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℃,4小时。
11.LED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。
12.LED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。
13.LED包装
将成品进行计数包装。超高亮LED需要防静电包装
LED外露灯,贴片模组,全彩模组灯的质量如何鉴定识别
一、
1、芯片生产厂家,顶级的芯片主要来自美国、德国、日本以及韩国等。但对大陆LED模组厂家来讲绝大部分使用的芯片来自台湾,当然也有很多使用大陆产的芯片,这主要跟厂家产品的市场定位、用户特点及政府政策有关,芯片的厂家不同一般其稳定性能也不同。也许你会问为什么不用CREE,欧司朗,日亚的,首先这些世界顶级芯片厂商都有固定的目标市场定位,比如国防订单等,再则说了,特意进口一点CREE芯片来制造模组,用起来也不划算;而且如果没有配套的原材料驱动,就不能完全发挥其优势,这样的话也是极大的浪费。
2、芯片的尺寸大小。同种芯片,尺寸越大,一般亮度越高,承载力越强,稳定性能也越高,当然价格相对也高。模组芯片的尺寸现在主要有:9MIL,10MIL,12MIL,14MIL以及23MIL等等。
3、发光效率。每瓦发出的LM值叫发光效率。这个是评判LED是否节能的重要标准。白炽灯14.4LM/W左右,日光灯51LM/W左右,霓虹灯43LM/W左右,LED目前最高可达150LM/W,但国内使用的大部分LED的光效都在60~100LM/W。需要注意的是在LED中只有白光可以达到这么高的光效,红黄蓝普遍相对比较低(这主要跟人的视觉定义有关)。但是和霓虹灯相比没有重金属污染,易维护。
4、寿命。LED的寿命大家都认为是100,000H。其实LED产品在10年或20年后才可以达到100,000小时,目前最好的LED的寿命预计也只有50,000小时。白炽灯1000小时,日光灯2000小时,霓虹灯10,000小时。所谓的10万小时,只是科学家们在实验室中常温下测算得出的。而且把芯片封装形成LED成品之后,就算是顶级的芯片,由于封装者在生产时使用的设备的先进差异,技术上的差异,封装形式的不同,管理的不同,以及用户使用方式的的差别,导致寿命也不相同。贴片LED,寿命可以达到40,000-50,000小时;食人鱼LED,寿命可到30,000小时,直插式LED,寿命是10,000小时。当然,随着芯片和封装技术的进步这些数据都会逐步提高。前提是大家搞清楚一个重要概念,LED寿命是指当LED的发光亮度是原来亮度70%的时候,我们就判定LED寿命到此为止。
5、线路板的质量。LED的质量相同的情况下,线路板的质量会对LED的寿命产生重要影响。线路板分为铝板,玻纤板,半玻纤板,纸板。铝板的质量最好,散热效果最佳,但是成本太高,国内厂家一般只有在大功率LED产品上使用,LED模组厂家一般使用的是纸板,半玻纤和玻纤板。模组方面,单色的食人鱼、草帽模组一般用的是纸板或者半玻纤,贴片系列一般用半玻纤或则玻纤板。七彩和全彩模组系列一般至少也要半玻纤,这样才能门当户对。
6、补充:全彩模组及全彩外露灯串的IC及元器件比较。IC有几十种,不同的IC,性能不同,稳定性不同,价格也不同;当然使用元器件的不同影响全彩系列模组的性能及成本。
7、焊锡亮度如何,是否饱满。如果线路板形同的情况下,就要判断LED在线路板上的焊接点是否光亮饱满,这个影响到模组的散热。
8、电线。电线是LED模组之间的连接线,通过电流大小和电线有重大关系,硅胶套,里面含铜丝多,线体柔然,这个是最好的电线,硅胶套能够抵御长时间的氧化,也能使线体柔软,方便用户在狭小的空间安装,铜丝多就可以通过更多电流,不会被打电流烧坏。如果该电线具备美国UL认证,质量肯定可靠,其实这个人眼和手就能判断。
9、外壳。这个因素不重要,好点的外壳可以防紫外,阻燃。
10、电阻品质。
11、胶水品质。
二、实际应用中如何简单有效识别
如果有人告诉你只看外观就可以完全断定一个厂家生产模组的质量,我可以很明确的告诉你这个人是在忽悠。因为有太多外观相似的模组了,就算外观略有不同,构造也是一样,线路板,灯珠,线材,卡槽。
1、比较亮度,将亚克力板紧贴着同数量的模组然后缓缓提升小段距离,此间观看灯珠亮度能否达到自己的要求。当然把模组直接放在字里面更直接一些。
2、比较通过的电流大小(这个非常重要)。发光二极管理论上要求电流<=20MA;实际应用中芯片构造及尺寸规格不同,有些承载力较强,为了达到更高的亮度,可能会有一点点提高。当然前提是测试结果证明不影响正常使用。对于电流特高的,我觉得用户是应该考虑一下其稳定性了。许多用户是凭观察电阻型号来判定的,其实这是不科学的,电阻的大小决定不了LED产品整体电流的大小,因为灯珠的尺寸和采用的原材料不同,本身的电阻就不一样,所以还是以整体的电流来参照比较科学。
实际中,一些招牌刚开始亮度还可以,过一段时间,长则一年,短的3-5个月就变的昏昏暗暗的,甚至还没萤火虫星星亮,尤其是白光;原因就是光衰太大,而根本原因就是电流太大。
以上之所以要这么做,就是因为绝大多数用户没有条件去判定此芯片的产处、构造及尺寸大小及寿命等,仅凭厂方的理论诉说难以保证事实。所以只能用这种简单的方法和厂家提供的价格来判定是否适合自己。
3、在观看亮度的同时,要注意灯珠的光线是否均匀,考虑使用的时候是否会照成发光面亮度的差异影响美观。在观察白光的时候一定要注意有没有出现色差(这个相当重要)——如果用一张薄的白纸覆盖在上面可能会观察不出来,所以要用一定厚度的亚克力。有无色差是区分白光模组质量好坏的最重要的部分,也是导致价格差异的最主要原因之一。分光配套设备在内地市场价格昂贵甚至紧缺,这样就导致了市场上出现许多有色差的白光LED模组,外露灯等。一个白光招牌里面,有的地方出现冷白,有的正白,有的暖白,甚至出现红,紫,蓝色等,看起来象个大花脸似的。这就是色差或出现严重光衰造成的;一批白光模组,装上去发现颜色不一致,或者上一批跟下一批不一致,这都是因为没有分光或分得不细的原因。
4、线材辨别。厂家口述难以证明,最直接的方法就是拨开外皮,查看里面的线芯和金属材质!线芯多而粗,金属材料优(铜>铝>铁),导电性能就越好,反之亦然。
5、灯珠温度。很简单,点亮一段时间后,用手摸一下灯珠,温度很高甚至烫手的肯定没有温度低的稳定性好。当然客户也可以观察一下线路板,散热导电方面:铝板>玻纤板>半玻纤>纸板。
6、焊点品质。焊点饱满的证明焊接工艺好,亮度高的证明焊锡用的好;严重的就是虚焊,一定时间后出现接触不良现象。这样后续的维护就会麻烦起来。
7、滴胶工艺、防水处理情况。这就要看胶水的覆盖情况。
8、胶水品质。
9、全彩模组除了以上几个方面,还需要鉴定IC及辅助元器件。
IC有LPD6803,D705,1101,6909, 6912,LPD8806,LPD8809,TM1803,TM1804,TM1809,TM1812TM1903,TM1904,TM1909,TM1912UCS6909,UCS6912,UCS7009,UCS5903,UCS1903,UCS1909,UCS1912,UCS3903,DMX512,WS2801,WS2803,WS2811,DS189,TLS3001,TLS3002,TLS3008,P9813,SM16715,SM16716,BS0901,BS0902,BS0815等等。
其中用的最多的应该是:LPD6803、1903、D705、5903、16716、3001这几种吧。D705和5903价格便宜,5903是D705的升级版,但稳定性相对都没6803好。6803灰度32,16716、1903灰度256,稳定性都不错,价格比5903,D705高一些。3001灰度更高,稳定性也好,价格更高一点。和其他IC一样用的相对少一些。 IC和灯珠质量一样重要,好的驱动好的兼容,这样才能发挥作用。当然,线路板上仅有IC、灯珠和电阻电容的全彩模组在稳定性上就不如配有二级管、三级管的全彩模组。尤其是在使用数量较多的全彩灯的时候,维护起来比较麻烦。
备注:以上论述仅供参考!
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