LED 的封装、检测与应用LED 的封装、检测与应用

SMD （贴片型） LED 的封装SMD （贴片型） LED 的封装

表面贴片二极管（ SMD ）表面贴片二极管（ SMD ）

具有体积小、散射角大、发光均匀性好、可靠性高等优点。其发光颜色可以是白光在内的各种颜色，用于便携式设备到车载用途等的高亮度薄型

封装的产品系列。特别是手机、笔记本电脑等。

（ SMD ） LED 的发展（ SMD ） LED 的发展

1 ） 1980 年初出现。

LED 的比热较 IC 低，温度升高时不仅会造成亮度下降，且超过摄氏 100 度时将加速组件的劣化。无法完成高温红外线下焊锡回流的步骤。

LED 封装时使用的树脂会吸收水分，这些水分子急速汽化时，会使原封装树脂产生裂缝，影响产品效益。初期厂商裹足不前

2 ） 1990 年初， HP 和 Siemens Component Group 合作开发长分子键聚合物，配合取放机器的设计，才算正式登场。

3 ） 2002 年，表面贴装封装的 LED(SMD LED) 逐渐被市场所接受。

SMD-LED 外形SMD-LED 外形

1 ）早期：

带透明塑料体的 SOT-23 改进型，外形尺寸3 ． 04×1 ． 11mm ，卷盘式容器编带包装。

2 ）改进

SLM-125 系列（单色发光）、 SLM-245 系列（双色或三色发光）。带透镜高亮度

3 ）近些年

采用 PCB 板和反射层材料，减少填充的环氧树脂更，去除较重通过缩小尺寸，降低重量。尤其适合户内，半户外全彩显示屏应用。

常见的 SMD LED 的几种尺寸常见的 SMD LED 的几种尺寸

封装形式 外形尺寸（ mm ）

最小间距(mm)

最佳观视距离(m)

备注

PLCC-2 3.2×3.0 10 17 单管芯有利于散热

1206 3.1×1.7 8 13.6 侧光型、高亮度型

0805 2.1×1.35 6 11.2

0603 1.7×0.9 5 8.5 向 0402 发展

PLCC-4 3.2×2.8 5 8.5 双色或三色组合封装

常见的 SMD LED 的几种尺寸常见的 SMD LED 的几种尺寸

SMD 封装结构SMD 封装结构

一种为金属支架片式 LED:

（ 1 ）金属支架型：0402 、 0603 、 0805 、 1206 、 3mm 、 5mm 、 6mm 、8mm 、 10mm 等。（ 2 ）金属支架（俗称小蝴蝶）型：2mm 、 3mm 等。 

（ 3 ） TOP LED （白壳）型：1208 （ 30*20 ）、 1311 （ 35*28 ）、 1312 （ 35*32 ）、 2220 （ 55*50 ）等

SMD 封装结构SMD 封装结构

（ 4 ）侧光 LED ：0905 （ 22*12 ）、 1105（ 28*12 ） 1605 （ 40*14）等。

另一种为 PCB 片 LED

PCB 板型： 0402 、 0603 、0805 、 1206

SMD 贴片 LED 生产流程SMD 贴片 LED 生产流程主要流程

固晶

焊线

压出成型

切割 PCB

分光

帶裝

包裝

入库

成品原料

PCB 板胶饼

金线

晶片

银胶

成品

银胶

流程概念 -点银胶流程概念 -点银胶

点胶头

流程概念 - 固晶流程概念 - 固晶

顶针

晶片

吸嘴

固晶固晶

点银胶

固晶

放 PCB

PCB 于轨道内进行点银胶、固晶

种球

流程概念 -焊线流程概念 -焊线

結金球

线夾

瓷嘴

结金球

焊线焊线

放材料于载具，进行打线

流程概念 -Molding流程概念 -Molding

模座

压出成型压出成型

Step1 ：放材料于模穴上Step2 ：合模并放入胶饼，转进挤入

胶使胶注入胶道成型

Step3 ：于烤箱长烤

长烤长烤

流程概念 - 切割流程概念 - 切割

切割刀片

PCB 支架的切割需要经过高速的全自动水切割机来实现，15000转 / 秒的速度。而TOP 支架的则不用经过这道工序。

切割 PCB

放置材料于工作台，对切割线开始切割

主要是检查封胶后的 TOP 支架灯和经过切割后的 PCB 板支架的灯的外观是否有异物，气泡，碎晶等

Step1 ：将材料放于震动盘

分光

Step2 ：材料进入测试区进行测试

Step3 ：测试后材料进入分 BIN 盒

SMD 贴片 LED 这边的分光和包装的设备非常讲究一一对应，一个全自动机台只对应一个型号的产品

帶裝帶裝

Step1 ：将分 BIN 盒材料，倒入震动盘

Step2 ：材料入料帶后，用烫头使胶帶和料帶结合

Step3 ：帶裝好材料帶裝成卷轴

包裝

根据不同的型号，每个包装的数量会有不同，一般 1608的每个胶轮的包装包满有4K ， 3508的约有 2K ，5060 的只有 1K 。

固晶

帶裝

测试 / 分类

切割

封裝

焊线

包裝料帶 (Carrier)

流程概念整合流程概念整合

（ COB ）板上芯片封装焊接方法及封装流程

　 COB 是 Chip On Board （板上芯片直装）的英文缩写，工艺过程首先是在基底表面用导热环氧树脂 ( 一般用掺银颗粒的环氧树脂 ) 覆盖硅片安放点，是一种通过粘胶剂或焊料将LED 芯片直接粘贴到 PCB 板上，再通过引线键合实现芯片与PCB 板间电互连的封装技术。

PCB 板： 低成本的 FR － 4 材料（玻璃纤维增强的环氧树脂） 高热导的金属基或陶瓷基复合材料（如铝基板或覆铜陶瓷基板等）。 COB技术主要用于大功率多芯片阵列的 LED 封装，同SMT相比，不仅大大提高了封装功率密度，而且降低了封装热阻（一般为 6-12W/m.K ）。

COB 封装流程：第一步：扩晶。采用扩张机将厂商提供的整张 LED 芯片薄膜均匀扩张，使附着在薄膜表面紧密排列的 LED晶粒拉开，便于刺晶。 第二步：背胶。将扩好晶的扩晶环放在已刮好银浆层的背胶机面上，背上银浆。 点银浆。适用于散装 LED 芯片。采用点胶机将适量的银浆点在 PCＢ印刷线路板上。

第三步：将备好银浆的扩晶环放入刺晶架中，由操作员在显微镜下将 LED 芯片用刺晶笔刺在 PCB印刷线路板上

第四步：将刺好晶的 PCB印刷线路板放入热循环烘箱中恒温静置一段时间，待银浆固化后取出 ( 不可久置，不然 LED 芯片镀层会烤黄，即氧化，给邦定造成困难 ) 。

第五步：粘芯片。用点胶机在 PCB 印刷线路板的 IC位置上适量的红胶 ( 或黑胶 ) ，再用防静电设备 ( 真空吸笔 ) 将 LED 芯片正确放在红胶

第六步：烘干。将粘好裸片放入热循环烘箱中放在大平面加热板上恒温静置一段时间，也可以自然固化( 时间较长 ) 。

　第七步：邦定 ( 打线 ) 。采用铝丝焊线机将芯片 (LED晶粒或 IC 芯片 ) 与 PCB 板上对应的焊盘铝丝进行桥接，即 COB 的内引线焊接

（ 1 ）热压焊 通过加热和加压力，使焊区（如 AI ）发生塑性形变同时破坏压焊界面上的氧化层，从而使原子间产生吸引力达到“键合”的目的，此外，两金属界面不平整加热加压时可使上下的金属相互镶嵌。此技术一般用为玻璃板上芯片COG 。

（ 2 ）超声焊　 利用超声波发生器产生的能量，通过换能器在超高频的磁场感应下，迅速伸缩产生弹性振动，使劈刀相应振动，同时在劈刀上施加一定的压力，于是劈刀在这两种力的共同作用下，带动 AI 丝在被焊区的金属化层如（ AI 膜）表面迅速摩擦，使 AI 丝和 AI 膜表面产生塑性变形，破坏 AI 层界面的氧化层，使两个纯净的金属表面紧密接触达到原子间的结合，从而形成焊接。主要焊接材料为铝线焊头，一般为楔形。（ 3 ）金丝焊　　球焊在引线键合中是最具代表性的焊接技术，而且它操作方便、灵活、焊点牢固（直径为 25μm的 AU 丝的焊接强度一般为 0.07 ～ 0.09N/ 点），又无方向性，焊接速度可高达 15 点 / 秒以上。金丝焊也叫热（压）（超）声焊主要键合材料为金（ AU ）线焊头为球形故为球焊。

　第八步：前测。使用专用检测工具 ( 按不同用途的COB 有不同的设备，简单的就是高精密度稳压电源 )检测 COB 板，将不合格的板子重新返修。

　第九步：点胶。采用点胶机将调配好的 AB 胶适量地点到邦定好的 LED 晶粒上，然后根据客户要求进行外观封装。

第十步：固化。将封好胶的 PCB 印刷线路板放入热循环烘箱中恒温静置，根据要求可设定不同的烘干时间。

第十一步：后测。将封装好的 PCB 印刷线路板再用专用的检测工具进行电气性能测试，区分好坏优劣。

选择 PCB 与测试 LED

1 、片式 LED PCB 板结构选择 导通孔型结构：切割时需切割两个方向，单颗成品电极为半弧型。挖槽孔型结构等：切割时只需切割一个方向。 根据单颗片式 LED 所用晶片数量分：单晶型、双晶型及三晶型。 没有提出特殊要求时，一般选择挖槽孔型结构设计 PCB 板。 PCB

基板为 BT 板。

2 、挖槽孔方向的选择 如果选择用挖槽孔型结构的方式设计 PCB 板，一般情况下挖槽孔是沿着 PCB 板宽度方向进行设计的，因为这样做可以使压模成型后PCB 板产生的变形最小。

3 、 PCB 板外形尺寸选择 3 、 PCB 板外形尺寸选择

• 外形尺寸：①要求每块 PCB 板上设计产品数量。

• ②压模成型后 PCB 板形变程度是否在可接受的范围内。 厚度选择：根据用户使用的片式 LED整体厚度要求进行确定的。不能太厚，太厚会造成固晶后无法焊线；也不能太薄，太薄会造成压模成型后因为胶体收缩， PCB 板形变过大。

• 外形尺寸：①要求每块 PCB 板上设计产品数量。

• ②压模成型后 PCB 板形变程度是否在可接受的范围内。 厚度选择：根据用户使用的片式 LED整体厚度要求进行确定的。不能太厚，太厚会造成固晶后无法焊线；也不能太薄，太薄会造成压模成型后因为胶体收缩， PCB 板形变过大。

综合各方面考虑，选取厚度为 0.30mm 、面积为60mm×130mm 的 PCB 作为基板，在板上设计 41 组封装结构，每组由 44只片式 LED连为一体。

测试用的 PCB 的单元示意图

每个单元的图示参见图

4 、 PCB 板线路设计要求 4 、 PCB 板线路设计要求

• 1 ）、固晶区 : 大小设计是由晶片大小确定。在满足能安全固好晶片的情况下，固晶区要尽可能的设计小一些。粘着性会更好，不易产生胶体与 PCB 板剥离的现象，同时尽可能设计在单颗片式 LED 线路板中间位置。

• 2 ）、焊线区 : 要大于磁嘴底部尺寸。• 3 ）、固晶区与焊线区距离 : 固晶区与焊线区距离要以焊线线弧来确定，距离大会造成线弧拉力不够，距离小会造成焊线时金线接触到晶片。

• 4 ）、电极宽度 : 电极宽度一般为 0.2mm 。• 5 ）、电路线径 : 连接电极与固晶区的电路线径也要考虑大小的问题

。采用小的线径可以增加基板与胶体的粘着力。

• 1 ）、固晶区 : 大小设计是由晶片大小确定。在满足能安全固好晶片的情况下，固晶区要尽可能的设计小一些。粘着性会更好，不易产生胶体与 PCB 板剥离的现象，同时尽可能设计在单颗片式 LED 线路板中间位置。

• 2 ）、焊线区 : 要大于磁嘴底部尺寸。• 3 ）、固晶区与焊线区距离 : 固晶区与焊线区距离要以焊线线弧来确定，距离大会造成线弧拉力不够，距离小会造成焊线时金线接触到晶片。

• 4 ）、电极宽度 : 电极宽度一般为 0.2mm 。• 5 ）、电路线径 : 连接电极与固晶区的电路线径也要考虑大小的问题

。采用小的线径可以增加基板与胶体的粘着力。

6 ）、导通孔孔径 : 采用导通孔设计 PCB 板，孔径最小值一般为Φ0.2mm 。 7 ）、挖槽孔孔径 : 采用导通孔设计 PCB 板，宽度最小值一般为1.0mm 。 8 ）、切割线宽度 : 在设计切割线宽度时要考虑到切割刀片的厚度，在 PCB 板设计上进行补偿，不然切割后成品的宽度就偏窄。 另外，还要考虑定位孔的孔径大小等问题。 一般一片 PCB 板可设计电路范围内的产品数量设计为双数。 4 、对 PCB基板的质量要求 1 ）、要求足够的精度：要求板厚不均匀度〈 ±0.03mm ，定位孔对电路板线路的偏差〈 ±0.05mm 。 2 ）、镀金层的厚度和质量必须确保金线键合后拉力测试〉 8g 。 3 ）、 PCB 板制成成品后，要求表面无粘污，压模后和胶体之间粘着性好。