说明SMT装配过程和各环节注意事项

2016-11-21 11:01:54 QQ说明

电子产品工艺课后答案第六章 SMT(贴片)装配焊接技术
篇一:说明SMT装配过程和各环节注意事项

思考题:

1、⑴试简述表面安装技术的产生背景。

答:从20世纪50年代半导体器件应用于实际电子整机产品,并在电路中逐步替代传统的电子管开始,到60年代中期,人们针对电子产品普遍存在笨、重、厚、大,速度慢、功能少、性能不稳定等问题,不断地向有关方面提出意见,迫切希望电子产品的设计、生产厂家能够采取有效措施,尽快克服这些弊端。工业发达国家的电子行业企业为了具有新的竞争实力,使自己的产品能够适合用户的需求,在很短的时间内就达成了基本共识——必须对当时的电子产品在PCB的通孔基板上插装电子元器件的方式进行革命。为此,各国纷纷组织人力、物力和财力,对电子产品存在的问题进行针对性攻关。经过一段艰难的搜索研制过程,表面安装技术应运而生了。 ⑵试简述表面安装技术的发展简史。

答:表面安装技术是由组件电路的制造技术发展起来的。早在1957年,美国就制成被称为片状元件(Chip Components)的微型电子组件,这种电子组件安装在印制电路板的表面上;20世纪60年代中期,荷兰飞利浦公司开发研究表面安装技术(SMT)获得成功,引起世界各发达国家的极大重视;美国很快就将SMT使用在IBM 360电子计算机内,稍后,宇航和工业电子设备也开始采用SMT;1977年6月,日本松下公司推出厚度为12.7mm(0.5英寸)、取名叫“Paper”的超薄型收音机,引起轰动效应,当时,松下公司把其中所用的片状电路组件以“混合微电子电路(HIC,Hybrid Microcircuits)”命名;70年代末,SMT大量进入民用消费类电子产品,并开始有片状电路组件的商品供应市场。进入80年代以后,由于电子产品制造的需要,SMT作为一种新型装配技术在微电子组装中得到了广泛的应用,被称之为电子工业的装配革命,标志着电子产品装配技术进入第四代,同时导致电子装配设备的第三次自动化高潮。

SMT的发展历经了三个阶段:

Ⅰ 第一阶段(1970~1975年)这一阶段把小型化的片状元件应用在混合电路(我国称为厚膜电路)的生产制造之中。

Ⅱ 第二阶段(1976~1985年)这一阶段促使了电子产品迅速小型化,多功能化;SMT自动化设备大量研制开发出来。

Ⅲ 第三阶段(1986~现在)主要目标是降低成本,进一步改善电子产品的性能-价格比;SMT工艺可靠性提高。

2、试比较 SMT 与通孔基板式电路板安装的差别。SMT 有何优越性?

答:通孔基板式印制板装配技术(THT),其主要特点是在印制板上设计好电路连接导线和安装孔,将传统元器件的引线穿过电路板上的通孔以后,在印制板的另一面进行焊接,装配成所需要的电路产品。采用这种方法,由于元器件有引线,当电路密集到一定程度以后,就无法解

决缩小体积的问题了。同时,引线间相互接近导致的故障、引线长度引起的干扰也难以排除。

表面安装技术,是指把片状结构的元器件或适合于表面安装的小型化元器件,按照电路的要求放置在印制板的表面上,用再流焊或波峰焊等焊接工艺装配起来,构成具有一定功能的电子部件的装配技术。SMT和THT元器件安装焊接方式的区别如图所示。

表面安装技术和通孔插装元器件的方式相比,具有以下优越性:

⑴ 实现微型化。表面安装技术组装的电子部件,其几何尺寸和占用空间的体积比通孔插装元器件小得多,一般可减小60%~70%,甚至可减小90%。重量减轻60%~90%。

⑵ 信号传输速度高。结构紧凑、安装密度高,在电路板上双面贴装时,组装密度可以达到

5.5~20个焊点/cm2,由于连线短、传输延迟小,可实现高速度的信号传输。同时,更加耐振动、抗冲击。这对于电子设备超高速运行具有重大的意义。

⑶ 高频特性好。由于元器件无引线或短引线,自然消除了前面提到的射频干扰,减小了电路的分布参数。

⑷ 有利于自动化生产,提高成品率和生产效率。由于片状元器件外形尺寸标准化、系列化及焊接条件的一致性,使表面安装技术的自动化程度很高。因为焊接过程造成的元器件失效将大大减少,提高了可靠性。

⑸ 材料成本低。现在,除了少量片状化困难或封装精度特别高的品种,由于生产设备的效率提高以及封装材料的消耗减少,绝大多数SMT元器件的封装成本已经低于同样类型、同样功能的THT元器件,随之而来的是SMT元器件的销售价格比THT元器件更低。

⑹ SMT技术简化了电子整机产品的生产工序,降低了生产成本。在印制板上安装时,元器件的引线不用整形、打弯、剪短,因而使整个生产过程缩短。同样功能电路的加工成本低于通孔插装方式,一般可使生产总成本降低30~50%。

3、试分析表面安装元器件有哪些显著特点。

答:表面安装元器件也称作贴片式元器件或片状元器件,它有两个显著的特点:

⑴ 在SMT元器件的电极上,有些焊端完全没有引线,有些只有非常短小的引线;相邻电极

之间的距离比传统的双列直插式集成电路的引线间距(2.54mm)小很多,目前引脚中心间距最小的已经达到0.3mm。在集成度相同的情况下,SMT元器件的体积比传统的元器件小很多;或者说,与同样体积的传统电路芯片比较,SMT元器件的集成度提高了很多倍。

⑵ SMT元器件直接贴装在印制电路板的表面,将电极焊接在与元器件同一面的焊盘上。这样,印制板上的通孔只起到电路连通导线的作用,孔的直径仅由制作印制电路板时金属化孔的工艺水平决定,通孔的周围没有焊盘,使印制电路板的布线密度大大提高。

4、⑴试写出 SMC 元件的小型化进程。

答:系列型号的发展变化也反映了SMC元件的小型化进程:5750(2220)→4532(1812)→3225(1210)→3216(1206)→2520(1008)→2012(0805)→1608(0603)→1005(0402)→0603(0201)。

⑵试写出下列 SMC 元件的长和宽(毫米):1206、0805、0603、0402

答: 1206:L=1.2 mm , W=0.6 mm ;0805: L=0.8 mm , W=0.5 mm ;0603: L=0.6 mm , W=0.3 mm ;0402: L=0.4 mm , W=0.2 mm 。

⑶试说明下列 SMC 元件的含义: 3216 C , 3216 R 。

答: 3216 C 是 3216 系列的电容器; 3216 R是 3216 系列的电阻器

⑷试写出常用典型 SMC 电阻器的主要技术参数。

答:如下表:{说明SMT装配过程和各环节注意事项}.

答:片状元器件可以用三种包装形式提供给用户:散装、管状料斗和盘状纸编带。

⑹ 试叙述典型SMD有源器件从二端到六端器件的功能。(答案略)

⑺ 试叙述SMD集成电路的封装形式。并注意收集新出现的封装形式。

答:⑴ SO(Short Out-line)封装——引线比较少的小规模集成电路大多采用这种小型封装。 ⑵ QFP(Quad Flat Package)封装——矩形四边都有电极引脚的SMD集成电路叫做QFP封装,其中PQFP(Plastic QFP)封装的芯片四角有突出(角耳),薄形TQFP封装的厚度已经降到1.0mm或0.5mm。QFP封装也采用翼形的电极引脚形状。

⑶ LCCC(Leadless Ceramic Chip Carrier)封装——这是SMD集成电路中没有引脚的一种封装,芯片被封装在陶瓷载体上,无引线的电极焊端排列在封装底面上的四边,电极数目为18~156

个,间距1.27mm。

⑷ PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)封装——这也是一种集成电路的矩形封装,它的引脚向内钩回,叫做钩形(J形)电极,电极引脚数目为16~84个,间距为1.27mm。

5、⑴ 请说明集成电路DIP封装结构具有哪些特点?有哪些结构形式?

答:双列直插封装(DIP)结构具有如下特点:

⑴ 适合在印制电路板上通孔插装;

⑵ 容易进行印制电路板的设计布线;

⑶ 安装操作方便。

DIP封装有很多种结构形式,例如多层/单层陶瓷双列直插式、引线框架式(包含玻璃陶瓷封接式、塑料包封结构式、陶瓷低熔玻璃封装式)等。

⑵ 请总结归纳QFP、BGA、CSP、MCM等封装方式各自的特点。

答:QFP封装的芯片一般都是大规模集成电路,在商品化的QFP芯片中,电极引脚数目最少的有20脚,最多可能达到300脚以上,引脚间距最小的是0.4mm(最小极限是0.3mm),最大的是

1.27mm。

BGA封装的最大优点是I/O电极引脚间距大,典型间距为1.0、1.27和1.5mm(英制为40、50和60mil),贴装公差为0.3mm。用普通多功能贴装机和再流焊设备就能基本满足BGA的组装要求。BGA的尺寸比相同功能的QFP要小得多,有利于PCB组装密度的提高。采用BGA使产品的平均线路长度缩短,改善了组件的电气性能和热性能;另外,焊料球的高度表面张力导致再流焊时器件的自校准效应,这使贴装操作简单易行,降低了精度要求,贴装失误率大幅度下降,显著提高了组装的可靠性。

CSP:1994年7月,日本三菱电气公司研究出一种新的封装结构,封装的外形尺寸只比裸芯片稍大一点,芯片面积/封装面积=1:1.1。也可以说,单个IC芯片有多大,它的封装尺寸就多大。这种封装形式被命名为芯片尺寸封装(CSP,Chip Size Package或Chip Scale Package)。CSP封装具有如下特点:

•满足大规模集成电路引脚不断增加的需要;

•解决了集成电路裸芯片不能进行交流参数测试和老化筛选的问题;

•封装面积缩小到BGA的1/4~1/10,信号传输延迟时间缩到极短。

MCM封装:

最近,一种新的封装方式正在研制过程中:在还不能实现把多种芯片集成到单一芯片上、达到更高的集成度之前,可以将高集成度、高性能、高可靠的CSP芯片和专用集成电路芯片组合在高密度的多层互联基板上,封装成为具有各种完整功能的电子组件、子系统或系统。可以

把这种封装方式简单地理解为集成电路的二次集成,所制造的器件叫做多芯片组件(MCM,Multi Chip Model),它将对现代计算机、自动化、通信等领域产生重大的影响。MCM有以下特点:

•集成度高,一般是LSI/VLSI器件,MCM封装使电信号的延迟时间缩短,易于实现传输高速化。

•MCM封装的基板有三种类型:第一种是环氧树脂PCB基板,安装密度低,成本也比较低;第二种由精密多层布线的陶瓷烧结基板构成,已经用厚膜工艺把电阻等元件制作在板上,安装密度比较高,成本也高;第三种是采用半导体工艺和薄膜工艺制造的半导体硅片多层基板。

•就MCM封装的结果来说,通常基板层数>4层,I/O引脚数>100,芯片面积占封装面积的20%以上。MCM能有效缩小电子整机和组件产品的尺寸,一般能使体积减小1/4,重量减轻1/3。

•可靠性大大提高。

6、⑴ 试说明三种SMT装配方案及其特点。

答:⑴ 第一种装配结构:全部采用表面安装

印制板上没有通孔插装元器件,各种SMD和SMC被贴装在电路板的一面或两侧。

⑵ 第二种装配结构:双面混合安装

在印制电路板的A面(也称“元件面”)上,既有通孔插装元器件,又有各种SMT元器件;在印制板的B面(也称“焊接面”)上,只装配体积较小的SMD晶体管和SMC元件。

⑶ 第三种装配结构:两面分别安装

在印制板的A面上只安装通孔插装元器件,而小型的SMT元器件贴装在印制板的B面上。

第一种装配结构能够充分体现出SMT的技术优势,这种印制电路板最终将会价格最便宜、体积最小。但许多专家仍然认为,后两种混合装配的印制板也具有很好的前景,因为它们不仅发挥了SMT贴装的优点,同时还可以解决某些元件至今不能采用表面装配形式的问题。

从印制电路板的装配焊接工艺来看,第三种装配结构除了要使用贴片胶把SMT元器件粘贴在印制板上以外,其余和传统的通孔插装方式的区别不大,特别是可以利用现在已经比较普及的波峰焊设备进行焊接,工艺技术上也比较成熟;而前两种装配结构一般都需要添加再流焊设备。

⑵ 试叙述SMT印制板波峰焊接的工艺流程。

答:

SMT试题库
篇二:说明SMT装配过程和各环节注意事项

一、填空题:

1.锡膏印刷时,所需准备的材料及工具: 焊膏 、 模板 、刮刀、擦拭纸、无尘纸、清洗剂、搅拌刀。

2.Chip 元件常用的公制规格主要有 0402 、 0603 、 1005 、 1608 、 3216 、 3225 。

3.锡膏中主要成份分为两大部分 合金焊料粉末 和 助焊剂 。

4.SMB板上的Mark标记点主要有 基准标记(fiducial Mark) 和 IC Mark 两种。

5.QC七大手法有调查表、数据分层法、散布图、 因果图 、 控制图 、 直方图 、排列图 等。

6.静电电荷产生的种类有摩擦、感应、分离、静电传导等,静电防护的基本思想为 对可能产生静电的地方要防止静电荷的产生 、 对已产生的静电要及时将其清除 。

7.助焊剂按固体含量来分类,主要可分为 低固含量 、 中固含量 、 高固含量 。

8.5S的具体内容为整理 、 整顿 、 清扫 、 清洁 、 素养 。

9.SMT的PCB定位方式有: 针定位 、 边定位 、 针加边定位 。

10.目前SMT最常使用的无铅锡膏Sn和Ag和Cu比例为 96.5Sn/3.0Ag/0.5Cu 。

11.常见料带宽为8mm的纸带料盘送料间距通常为 4mm 。

二、SMT专业英语中英文互换

1.SMD:表面安装器件

2.PGBA:塑料球栅阵列封装

3.ESD:静电放电现象

4.reflow(soldering):回流焊

5.SPC:统计过程控制{说明SMT装配过程和各环节注意事项}.

6.QFP:四方扁平封装

7.AOI:自动光学检测仪

8.3D-MCM:三维立体封装多芯片组件

9.Stick::棒状包装

10.Tray::托盘包装

11.Test:测试

12.Black Belt:黑带

13.Tg:玻璃化转变温度

14.热膨胀系数:CTE

15.过程能力指数:CPK

16.表面贴装组件:(SMA)(surface mount assemblys)

17.波峰焊:wave soldering

18.焊膏 :solder paste

19.固化:curing

20.印刷机:printer

21.贴片机:placement equipment

22.高速贴片机:high placement equipment

23.多功能贴片机:multi-function placement equipment

24.热风回流焊 :hot air reflow soldering

25.返修 : reworking

三、画出PCB板设计中,一般通孔、盲孔和埋孔的结构图

四、问答题

1.简述波峰焊接的基本工艺过程、各工艺要点如何控制?

波峰焊基本工艺过程为:进板—>涂助焊剂—>预热—>焊接—>冷却

(1)进板:

完成PCB在整个焊接过程中的传送和承载工作,主要有链条式、皮带式、弹性指爪

式等。传送过程要求平稳进板。

(2)涂助焊剂:

助焊剂密度为0.5-0.8g/cm3,而且要求助焊剂能均匀的涂在PCB上。

涂敷方法:发泡法、波峰法、喷雾法

(3)预热:

预热作用:激活助焊剂中的活性剂;使助焊剂中的大部分溶剂及PCB制造过程中夹带的水汽蒸发,降低焊接期间对元器件及PCB的热冲击。

预热温度:一般设置为110-130度之间,预热时间1-3分钟。

(4)焊接:焊接温度一般高出焊料熔点50-60度,焊接时间不超过10秒。

(5)冷却:冷却速度应尽可能快,才能使得焊点内晶格细化,提高焊点的强度。冷却速度一般为2-4度/秒。

2.简述PDCA循环法则

PDCA循环又叫戴明环,是美国质量管理专家戴明博士首先提出的,它是全面质量管理所应遵循的科学程序。

一个戴明循环都要经历四个阶段:Plan计划,Do执行,Check检查,Action处理。PDCA循环就是按照这样的顺序进行质量管理,并且循环不止地进行下去的科学程序。

3.简述贴片机的三个主要技术参数,有哪些因素对其造成影响?

贴片机的三大技术指标:精度、速度和适应性。

(1)精度:贴片精度、分辨率、重复精度。

影响因素:PCB制造误差、元器件误差、元器件引脚与焊盘图形的匹配性;贴片程序编制的好坏;X-Y定位系统的精确性、元器件定心机构的精确性、贴装工具的旋转误差、贴片机本身的分辨率。

(2)速度:贴装周期、贴装率、生产量

影响因素:PCB尺寸、基准点数目、元器件的数量、种类;贴片程序编制的好坏;PCB装卸时间、不可预测的停机时间、换料时间、对中方式、机器的参数和设备的外形尺寸。

(3)适应性:

影响因素:贴片机传送系统及贴装头的运动范围、贴片机能安装供料器的数量及类型、编程能力、贴片机的换线时间。

4.请说明手工贴片元器件的操作方法。

答:(1) 手工贴片之前,需要先在电路板的焊接部位涂抹助焊剂和焊膏。可以用刷子把助焊剂直接刷涂到焊盘上,也可以采用简易印刷工装手工印刷焊锡膏或采用手动点胶机滴涂焊膏。

(2)采用手工贴片工具贴放SMT元器件。手工贴片的工具有:不锈钢镊子、吸笔、3-5倍台式放大镜或5~20倍立体显微镜、防静电工作台、防静电腕带。

(3)手工贴片的操作方法

²贴装SMC片状元件:用镊子夹持元件,把元件焊端对齐两端焊盘,居中贴放在焊膏上,用镊子轻轻按压,使焊端浸入焊膏。

²贴装SOT:用镊子加持SOT元件体,对准方向,对齐焊盘,居中贴放在焊膏上,确认后用镊子轻轻按压元件体,使引脚不小于1/2厚度浸入焊膏中。

²贴装SOP、QFP:器件1脚或前端标志对准印制板上的定位标志,用镊子夹持或吸笔吸取器件,对齐两端或四边焊盘,居中贴放在焊膏上,用镊子轻轻按压器件封装的顶面,使器件引脚不小于1/2厚度浸入焊膏中。贴装引脚间距在0.65mm以下的窄间距器件时,应该在3~20倍的显微镜下操作。

²贴装SOJ、PLCC:与贴装SOP、QFP的方法相同,只是由于SOJ、PLCC的引脚在器件四周的底部,需要把印制板倾斜45°角来检查芯片是否对中、引脚是否与焊盘对齐。

²贴装元器件以后,用手工、半自动或自动的方法进行焊接。

(4)在手工贴片前必须保证焊盘清洁

5.简述锡膏的进出管控、存放条件、搅拌及使用注意事项

答:锡膏管控必须先进先出,存放温度为4-10℃,保存有效期为6个月。锡膏使用前必须回温4小时以上,搅拌2分钟方可上线,未开封的锡膏在室温中不得超过48小时,开封后未使用的锡膏不得超过24小时,分配在钢板上使用的锡膏不得超过8小时,超时之锡膏作报废处理。新旧锡膏不可混用、混装。

6.SMT主要设备有哪些?其三大关键工序是什么?

SMT组装过程检测
篇三:说明SMT装配过程和各环节注意事项

SMT组装过程检测

【摘要】高效合理、覆盖率高的检测过程是SMT生产质量保障的首要关键。本文首先介绍了SMT生产中常用的检测技术,然后根据组装流程,分别对组装前来料检测、组装中工艺质量检测和组装后组件检测与返修三项检测节点的质量监控要点进行阐述。

【关键词】SMT检测技术;来料检测;工艺质量检测;组件检测与返修

作为现代电子信息产品制造业的核心技术,SMT相关的新材料、新技术、新设备不断涌现,组装密度提高,SMD的引脚线数更多而节距减小,更多的SMD采用BGA等不可视引脚封装方式。上述这些因素都对SMT生产检测提出了更高的要求,也使得在SMT工艺过程中合理地设置检测环节、选择检测技术越来越重要。

一、SMT检测技术

在当前的SMT组装过程中,常用的检测技术主要包括目检、AOI自动光学检测技术、X-Ray检测技术和ICT在线检测技术等。

1.人工目检。生产人员直接用肉眼观察判定质量是否合乎标准。这种检测方法因简单和成本较低而得到广泛应用,但缺点是与生产人员的经验和工作态度密切相关。并且由于人体结构的限制,不能进行0603、0402封装尺寸和细间距芯片组装的检测。在SMT产线上,一般有印刷后目检、炉(回焊炉)前目检、炉后目检三个目检岗位,其中炉前目检是组装质量保障的一个重要岗位。

2.AOI技术。AOI检测一般被设为炉后目检的下个检测环节。运用高速高精度视觉处理技术对各生产工序自动进行缺陷检测。AOI设备工作时,通过摄像头自动扫描采集检测对象的图像,并将其与数据库中的合格的参数进行比较,从而检查出PCB上的缺陷,并通过显示器将缺陷点自动标示出来。AOI设备编程简单、操作简便,但由于是自上而下的2D平面采集图像,故不能实现BGA等隐藏式焊点的结构性检测,也不易判别不太明显的元器件翘件和PCB翘曲等3D方向上的缺陷。

3.ICT检测技术。ICT相应设备有飞针ICT设备和针床ICT设备,检测对象一般是SMT组装完成后的组件,用测试探针对在线元器件的电气性能进行测试,从而发现是否有缺件、错件、元器件不良、短路、断路和装配不良等,并准确指示。

4.X-Ray检测技术。用X射线对PCB上进行扫描检测,主要检测对象是焊点质量。由于X射线的穿透性,可清晰反映焊点的焊接品质,包括BGA焊点。X-Ray检测在国内尚处于起步阶段。

制造工艺流程及细节
篇四:说明SMT装配过程和各环节注意事项

浅谈LED制造工艺流程及细节

作者: 深圳市新

发布日期: 2007年09月28

亚电子制程股份责任编辑:

日 有限公司李毅

随着20世纪90年代,人类对氮化物LED的发明、LED的效率有了非常快的发展。随着相关技术的发展,在不久的未来LED会代替现有的照明灯泡。近几年人们制造LED芯片过程中首先在衬底上制作氮化镓(GaN)基的外延片,外延片所需的材料源(碳化硅SiC)和各种高纯的气体如氢气H2或氩气Ar等惰性气体作为载体之后,按照工艺的要求就可以逐步把外延片做好。接下来是对LED-PN结的两个电极进行加工,并对LED毛片进行减薄,划片。然后对毛片进行测试和分选,就可以得到所需的LED芯片。由于制作LED芯片设备的造价都比较昂贵,同时也是生产的一个投资重点,具体的工艺做法,不作详细的说明。下面简单介绍一下LED生产流程图,如下:

LED生产流程图

(流程工艺) (使用设备)

测试芯片 芯片分选机

¦ ¦

排支架 ( 把芯片固定在支架座)芯片扩张机 ¦ ¦

点 胶 点胶机 显微镜

¦QC ¦{说明SMT装配过程和各环节注意事项}.

固 晶 倒膜机 扩晶机 显微镜 固晶座

¦QC ¦

(*白光 ) 固晶烘烤 烘箱 150C/2H

¦ ¦ ¦

配荧光粉 焊 线 (芯片焊两个电极) 自动焊线机 超声波焊线

机 ¦ ¦ ¦ 点荧光粉 *二焊加固锒胶 点胶机 显微镜

¦ ¦(QC白光) ¦

烘烤150C/1H -- *锒胶烘烤 烘箱 电子称 抽真空机 点胶机 显微镜 ¦ ¦

*支架沾胶 ( 支架沾胶)点胶机 烤箱 120C/20min

¦ ¦

(下面说明植入工艺) 植入支架 -- 灌胶机 ---- 自动灌胶机

短 烤 -- 烘 箱

离 模 -- 脱模机 ¦

长 烤 烘箱 130C/6H

¦ ¦

- 切 一切模具(冲床)

¦ ¦

测试点数 LED电脑测试机

¦ QC ¦

全切 冲压机及全切模

¦ QC ¦

分光分色 LED分选机

¦ QC ¦

封口包装 封口机

入库

一、工艺说明(植入支架)

LED外型环氧树脂封装主要有以下几步:模条预热--吹尘--树脂预热--配胶--搅拌--抽真空--灌胶入支架。

所用物料:支架、LED芯片、锒胶绝缘胶(解冻,搅拌)、晶片(倒膜,扩晶)、金线、锒胶、荧光粉、胶带包装、模条(铝条,合金)、导热硅脂、焊接材料、树脂(AB胶或有机硅胶)、各种手动工具、各种测试材料(如万用表、示波器、电源等)。

二、LED封装技术

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,加入电流后它才会发光,在制作工艺上除了要对LED芯片的两个电极进行焊接。从而引出正负电极之外。同时还要对LED芯片和两个电极进行保护,因此这就需要对LED芯片封装。

如:常见直径5mm的圆柱型引脚式封装LED. 这种技术就是将LED芯片粘结在引线架上(一般称为支架)。芯片的正极用金丝键合连到另一引线架上,负极用银浆粘结在支架反射杯内或用金

丝和反射杯引脚相连,然后顶部用环氧树脂包封。做成直径为5mm的圆形外形。

这种封装技术的作用是保护芯片,焊线金丝不受外界侵蚀。固化后的环氧树脂,可以形成不同形状而起到透镜的功能。选用透明的环氧树脂作为过渡。可以提高芯片的出光效率。环氧树脂构成的管壳具有很好的耐湿性,绝缘性和高机械强度,对芯片发出的光的折射率和透光率都很高。 但对于大功率LED而言,在通电后会产生较大的热量。并且如果用于封装的环氧和金丝的膨胀系数不一样,那么膨胀时就会使金丝拉断或造成焊点接触电阻较大,从而影响了发光器件的质量。特别应注意的是,封装胶会因温度过高而出现胶体变黄,因此降低了透光度并影响光的输出。 所以我们更应该考虑到LED的长久使用效果。从而应该用有机硅胶材料来封装。如:

MOMENTIVE中的XE14—B3445, XE14—B5778 型硅胶就有良好的透光率。不会随时间而恶化,热膨胀系数非常好,在紫外线照射下稳定性很理想。

这里要注意的问题是,LED使用散热问题。目前散热也是选用铝或铜为散热器,但要特别注意热沉与散热器之间的粘接材料一般应采用导热胶。如果是两个物体的表面接触。中间会有空气,而且空气的导热系数很差。所以在界面之间应有一层导热胶来让它们紧密接触。这样导热效果才会好。如GE的TSE-3081或MOMENTIVE品牌中的硅脂等都有很好的散热紧密连接的作用.

三、案例说明

1、在LED引脚式封装白光过程中,因为器件的体积较小,点荧光粉是一个难题。有的厂家先把荧光粉与环氧树脂配好,做成一个模子,然后把配好荧光粉的环氧树脂做成一个胶饼,将胶饼贴在芯片上,周围再灌满环氧树脂。但是要注意的是点荧光粉胶时在周围有气泡,而在抽真空时,没有把气泡处理干净。结果在焊接时。将热量传给芯片,使芯片周围的气膨胀,从而把荧光粉胶涨裂;或A、B、胶没有充分混合胶调配不均。因此,使荧光粉胶自己开裂。从而使很多厂家在制造LED白光过程中,大都利用自动化机器进行固晶和焊接线,所做出来的产品质量好,一致性好,非常适合大规模生产。

2、大功率LED封装过程中,由于点亮时发热量比较大,可以在LED芯片上盖一层硅凝胶,而不可用环氧树脂。这样做一方面可防止金丝热胀冷缩与环氧树脂不一致而被拉断。另一方面防止因温度高而使环氧树脂变黄变污。环氧树脂在紫外光照射下易分解老化,结果透光性能不好,所以

在制作功率LED白光(绿+红+蓝=白光)应用硅凝胶调和荧光粉,而LED芯片底层用硅胶导热,从而大大提高使用寿命。

3、提高白光LED光效作法。目前对蓝光(或紫外光)片芯涂覆荧光粉制作白光LED,这要从材料上,工艺方面进行深入研究,我们提出使用硅胶拌荧光粉涂覆在蓝光芯片上,虽然开始会出现光衰,但是随着点亮时间的延长,又会慢慢提升光通量。从而达到延长使用寿命的目的,另一方面就是人们常说的三基色LED。这是让芯片直接点亮。(不用荧光粉)混合成白光。例如使用红、绿、蓝三种芯片组合成白光(三基色)。

四、LED的生产环境

制作LED的生产环境要有一万级到十万级的净化车间,并且温度和湿度都可调控的。LED的生产环境中要有防静电措施,车间内的地板、墙壁、桌、椅等都要有防静电功能,特别是操作人员要穿上防静电服并戴上防静电手套。

为了尽量降低静电效应给器件带来的破坏和影响,对生产LED的洁净车间、整机装配调试车间、精密电子仪器生产车间都有严格的环境要求:

(1)地面、墙壁、工作台带静电情况:光刻车间塑料板地面的静电电位约为500 – 1000V扩散间的塑料墙地面为700V,塑料顶棚为0 – 1000V。

(2)工作台面为500 – 2000V,最高可达5KV。

(3)风口、扩散间铝孔板的送风口为500 – 700V。

(4)人和服装可为30KV,非接地操作人员一般可带3 – 5KV,高时可达10KV。

(5)喷射清洗液的高压纯水为2KV,聚四氟乙烯支架有8 – 12KV,蕊片托盘为6KV,硅片间的隔纸可达2KV。

五、防静电措施。

静电击穿器件使其失效是在不知不觉中发生的,被静电损坏的LED不能用筛选方法排除,所以只有做好预防措施,建立一套防静电(ESD)生产工艺和测试流程规范。这对提高LED产品质量

SMT试题库 (1)
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