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                    LED芯片的制造流程及工藝

                    字體變大  字體變小 發布日期:2014-05-20  瀏覽次數:1603
                    核心提示:首先在襯底上制作氮化鎵(GaN)基的外延片,這個過程主要是在金屬有機化學氣相沉積外延片爐(MOCVD)中完成的。然后,對LED PN結的兩個電極進行加工。電極加工也是制作LED芯片的關鍵工序,包括清洗、蒸鍍、黃光、化學蝕刻、熔合、研磨;然后對LED毛片進行劃片、測試和分選,就可以得到所需的LED芯片。
                    LED制作流程分為兩大部分:
                         首先在襯底上制作氮化鎵(GaN)基的外延片,這個過程主要是在金屬有機化學氣相沉積外延片爐(MOCVD)中完成的。準備好制作GaN基外延片所需的材料源和各種高純的氣體之后,按照工藝的要求就可以逐步把外延片做好。常用的襯底主要有藍寶石、碳化硅和硅襯底,還有GaAs、AlN、ZnO等材料。
                         MOCVD是利用氣相反應物(前驅物)及Ⅲ族的有機金屬和Ⅴ族的NH3在襯底表面進行反應,將所需的產物沉積在襯底表面。通過控制溫度、壓力、反應物濃度和種類比例,從而控制鍍膜成分、晶相等品質。MOCVD外延爐是制作LED外延片最常用的設備。
                     
                         然后是對LED PN結的兩個電極進行加工,電極加工也是制作LED芯片的關鍵工序,包括清洗、蒸鍍、黃光、化學蝕刻、熔合、研磨;然后對LED毛片進行劃片、測試和分選,就可以得到所需的LED芯片。如果芯片清洗不夠乾凈,蒸鍍系統不正常,會導致蒸鍍出來的金屬層(指蝕刻后的電極)會有脫落,金屬層外觀變色,金泡等異常。
                         蒸鍍過程中有時需用彈簧夾固定芯片,因此會產生夾痕(在目檢必須挑除)。黃光作業內容包括烘烤、上光阻、照相曝光、顯影等,若顯影不完全及光罩有破洞會有發光區殘多出金屬。
                         芯片在前段工藝中,各項工藝如清洗、蒸鍍、黃光、化學蝕刻、熔合、研磨等作業都必須使用鑷子及花籃、載具等,因此會有芯片電極刮傷情形發生。
                    紅色 
                         制作工藝
                         1.LED芯片檢驗
                         鏡檢:材料表面是否有機械損傷及麻點麻坑lockhill芯片尺寸及電極大小是否符合工藝要求電極圖案是否完整。
                         2.LED擴片
                         由于LED芯片在劃片后依然排列緊密間距很小(約0.1mm),不利于后工序的操作。采用擴片機對黏結芯片的膜進行擴張,使LED芯片的間距拉伸到約0.6mm。也可以采用手工擴張,但很容易造成芯片掉落浪費等不良問題。
                         3.LED點膠
                         在LED支架的相應位置點上銀膠或絕緣膠。對于GaAs、SiC導電襯底,具有背面電極的紅光、黃光、黃綠芯片,采用銀膠。對于藍寶石絕緣襯底的藍光、綠光LED芯片,采用絕緣膠來固定芯片。
                         工藝難點在于點膠量的控制,在膠體高度、點膠位置均有詳細的工藝要求。由于銀膠和絕緣膠在貯存和使用均有嚴格的要求,銀膠的醒料、攪拌、使用時間都是工藝上必須注意的事項。
                         4.LED備膠和點膠相反,備膠是用備膠機先把銀膠涂在LED背面電極上,然后把背部帶銀膠的LED安裝在LED支架上。備膠的效率遠高于點膠,但不是所有產品均適用備膠工藝。
                         5.LED手工刺片
                    將擴張后LED芯片(備膠或未備膠)安置在刺片臺的夾具上,LED支架放在夾具底下,在顯微鏡下用針將LED芯片一個一個刺到相應的位置上。手工刺片和自動裝架相比有一個好處,便于隨時更換不同的芯片,適用于需要安裝多種芯片的產品。
                         6.LED自動裝架
                         自動裝架其實是結合了沾膠(點膠)和安裝芯片兩大步驟,先在LED支架上點上銀膠(絕緣膠),然后用真空吸嘴將LED芯片吸起移動位置,再安置在相應的支架位置上。自動裝架在工藝上主要要熟悉設備操作編程,同時對設備的沾膠及安裝精度進行調整。在吸嘴的選用上盡量選用膠木吸嘴,防止對LED芯片表面的損傷,特別是藍、綠色芯片必須用膠木的。因為鋼嘴會劃傷芯片表面的電流擴散層。
                         7.LED燒結
                         燒結的目的是使銀膠固化,燒結要求對溫度進行監控,防止批次性不良。銀膠燒結的溫度一般控制在150℃,燒結時間2小時。根據實際情況可以調整到170℃,1小時。絕緣膠一般150℃,1小時。
                    銀膠燒結烘箱的必須按工藝要求隔2小時(或1小時)打開更換燒結的產品,中間不得隨意打開。燒結烘箱不得再其他用途,防止污染。
                         8.LED壓焊
                         壓焊的目的是將電極引到LED芯片上,完成產品內外引線的連接工作。
                         LED的壓焊工藝有金絲球焊和鋁絲壓焊兩種。鋁絲壓焊的過程為先在LED芯片電極上壓上第一點,再將鋁絲拉到相應的支架上方,壓上第二點后扯斷鋁絲。金絲球焊過程則在壓第一點前先燒個球,其余過程類似。
                         壓焊是LED封裝技術中的關鍵環節,工藝上主要需要監控的是壓焊金絲(鋁絲)拱絲形狀,焊點形狀,拉力。
                         9.LED封膠
                         LED的封裝主要有點膠、灌封、模壓三種;旧瞎に嚳刂频碾y點是氣泡、多缺料、黑點。設計上主要是對材料的選型,選用結合良好的環氧和支架。(一般的LED無法通過氣密性試驗)
                         LED點膠TOP-LED和Side-LED適用點膠封裝。手動點膠封裝對操作水平要求很高(特別是白光LED),主要難點是對點膠量的控制,因為環氧在使用過程中會變稠。白光LED的點膠還存在熒光粉沉淀導致出光色差的問題。
                         LED灌膠封裝 Lamp-LED的封裝采用灌封的形式。灌封的過程是先在LED成型模腔內注入液態環氧,然后插入壓焊好的LED支架,放入烘箱讓環氧固化后,將LED從模腔中脫出即成型。
                         LED模壓封裝 將壓焊好的LED支架放入模具中,將上下兩副模具用液壓機合模并抽真空,將固態環氧放入注膠道的入口加熱用液壓頂桿壓入模具膠道中,環氧順著膠道進入各個LED成型槽中并固化。
                         10.LED固化與后固化
                         固化是指封裝環氧的固化,一般環氧固化條件在135℃,1小時。模壓封裝一般在150℃,4分鐘。后固化是為了讓環氧充分固化,同時對LED進行熱老化。后固化對于提高環氧與支架(PCB)的粘接強度非常重要。一般條件為120℃,4小時。
                         11.LED切筋和劃片
                    由于LED在生產中是連在一起的(不是單個),Lamp封裝LED采用切筋切斷LED支架的連筋。SMD-LED則是在一片PCB板上,需要劃片機來完成分離工作。
                         12.LED測試
                         測試LED的光電參數、檢驗外形尺寸,同時根據客戶要求對LED產品進行分選。
                    芯片
                         計數方法
                         LED芯片因為大小一般都在大。盒」β实男酒话惴譃8mil、9mil、12mil、14mil等,跟頭發細一樣細,以前人工計數時候非常辛苦,而且準確率極底,2012年廈門好景科技有開發一套專門針對LED芯片計數的軟件,儀器整合了高清晰度數字技術來鑒別最困難的計數問題,LED芯片專用計數儀設備是由百萬象素工業專用的CCD和百萬象素鏡頭的硬件,整合了高清晰度圖像數字技術的軟件組成的,主要用來計算出LED芯片的數量。該LED芯片專用計數儀通過高速的圖像獲取及視覺識別處理,準確、快速地計數LED芯片,操作簡單,使用方便。
                         該設備裝有新型的照明配置,因照明上的均勻一致性及應用百萬象素的CCD及鏡頭,確保了LED芯片成像的清晰度,配合高技術的計數軟件,從而保證了計數的準確度。同時軟件會將每次計數的結果儲存在數據庫中,方便打印與追溯對比分析。
                    技術參數:
                         1.成像特性
                        鏡頭:12mm、F1.8高保真光學鏡頭CCD規格:300萬像素/500萬像素,真彩圖像拍攝:手動對焦,可專業級地精細成像LED芯片圖像調整:手動調整亮度;自動調整對比度、飽和度。
                         2.計數特性
                         快速的計算出LED芯片總數,可根據需要折扣數量,并顯示和輸出計數結果可計數≥5mil (或0.127mm) 不透明LED芯片可計數雙電極透明的LED芯片
                         計數速度:2000~8000個LED芯片/s的統計速度,無需掃描即成像即計數簡便易用:真正一鍵式操作,鼠標一點,結果即現。軟件界面美觀,操作簡便。
                     
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