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LEDLED 封装材料基础知识封装材料基础知识LED 封装材料主要有环氧树脂，聚碳酸脂，聚甲基丙烯酸甲脂，玻璃，有机硅材料等高透明材料。其中聚碳酸脂，聚甲基丙烯酸甲脂，玻璃等用作外层透镜材料；环氧树脂，改性环氧树脂，有机硅材料等，主要作为封装材料，亦可作为透镜材料。而高性能有机硅材料将成为高端 LED 封装材料的封装方向之一。下面将主要介绍有机硅封装材料。提高 LED 封装材料折射率可有效减少折射率物理屏障带来的光子损失，提高光量子效率，封装材料的折射率是一个重要指标，越高越好。提高折射率可采用向封装材料中引入硫元素，引入形式多为硫醚键、硫脂键等，以环硫形式将硫元素引入聚合物单体，并以环硫基团为反应基团进行聚合则是一种较新的方法。最新的研发动态，也有将纳米无机材料与聚合物体系复合制备封装材料，还有将金属络合物引入到封装材料，折射率可以达到，甚至，这样不仅可以提高折射率和耐紫外辐射性，还可提高封装材料的综合性能。一、胶水基础特性一、胶水基础特性有机硅化合物有机硅化合物-聚硅氧烷简介聚硅氧烷简介有机硅封装材料主要成分是有机硅化合物。有机硅化合物是指含有 Si-O 键、且至少有一个有机基是直接与硅原子相连的化合物，习惯上也常把那些通过氧、硫、氮等使有机基与硅原子相连接的化合物也当作有机硅化合物。其中，以硅氧键（-Si-0-Si-）为骨架组成的聚硅氧烷，是有机硅化合物中为数最多，研究最深、应用最广的一类，约占总用量的 90%以上。结构结构其结构是一类以重复的 Si-O 键为主链，硅原子上直接连接有机基团的聚合物，其通式为 R-（SiR R-O）n-R”，其中，R、R、R”代表基团，如甲基，苯基，羟基，H，乙烯基等；n 为重复的 Si-O 键个数（n 不小于 2）。有机硅材料结构的独特性：（1）Si 原子上充足的基团将高能量的聚硅氧烷主链屏蔽起来；（2）C-H 无极性，使分子间相互作用力十分微弱；（3）Si-O 键长较长，Si-O-Si 键键角大。（4）Si-O 键是具有 50离子键特征的共价键（共价键具有方向性，离子键无方向性）。性能性能由于有机硅独特的结构，兼备了无机材料与有机材料的性能，具有表面张力低、粘温系数小、压缩性高、气体渗透性高等基本性质，并具有耐高低温、电气绝缘、耐氧化稳定性、耐候性、难燃、憎水、耐腐蚀、无毒无味以及生理惰性等优异特性。耐温特性耐温特性：有机硅产品是以硅氧（SiO）键为主链结构的，CC 键的键能为 347kJ/mol，SiO键的键能在有机硅中为 462kJ/mol，所以有机硅产品的热稳定性高，高温下（或辐射照射）分子的化学键不断裂、不分解。有机硅不但可耐高温，而且也耐低温，可在一个很宽的温度范围内使用。无论是化学性能还是物理机械性能，随温度的变化都很小。耐候性：耐候性：有机硅产品的主链为SiO，无双键存在，因此不易被紫外光和臭氧所分解。有机硅具有比其他高分子材料更好的热稳定性以及耐辐照和耐候能力。有机硅中自然环境下的使用寿命可达几十年。电气绝缘性能：电气绝缘性能：有机硅产品都具有良好的电绝缘性能，其介电损耗、耐电压、耐电弧、耐电晕、体积电阻系数和表面电阻系数等均在绝缘材料中名列前茅，而且它们的电气性能受温度和频率的影响很小。因此，它们是一种稳定的电绝缘材料，被广泛应用于电子、电气工业上。有机硅除了具有优良的耐热性外，还具有优异的拒水性，这是电气设备在湿态条件下使用具有高可靠性的保障。生理惰性：生理惰性：聚硅氧烷类化合物是已知的最无活性的化合物中的一种。它们十分耐生物老化，与动物体无排异反应，并具有较好的抗凝血性能。低表面张力和低表面能：低表面张力和低表面能：有机硅的主链十分柔顺，其分子间的作用力比碳氢化合物要弱得多，因此，比同分子量的碳氢化合物粘度低，表面张力弱，表面能小，成膜能力强。这种低表面张力和低表面能是它获得多方面应用的主要原因：疏水、消泡、泡沫稳定、防粘、润滑、上光等各项优异性能。有机硅化合物的用途有机硅化合物的用途由于有机硅具有上述这些优异的性能，因此它的应用范围非常广泛。它不仅作为航空、尖端技术、军事技术部门的特种材料使用，而且也用于国民经济各行业，其应用范围已扩到：建筑、电子电气、半导体、纺织、汽车、机械、皮革造纸、化工轻工、金属和油漆、医药医疗等行业。其中有机硅主要起到密封、粘合、润滑、绝缘、脱模、消泡、抑泡、防水、防潮、惰性填充等功能。随着有机硅数量和品种的持续增长，应用领域不断拓宽，形成化工新材料界独树一帜的重要产品体系，许多品种是其他化学品无法替代而又必不可少的。LEDLED 封装用有机硅材料特性简介封装用有机硅材料特性简介LED 封装用有机硅材料的要求：光学应用材料具有透光率高，热稳定性好，应力小，吸湿性低等特殊要求，一般甲基类型的硅树脂 25时折射率为左右，而苯基类型的硅树脂折射率要高，可以做到以上，450 nm 波长的透光率要求大于 95。在固化前有适当的流动性，成形好；固化后透明、硬度、强度高，在高湿环境下加热后能保持透明性。主要技术指标有：折射率、粘度、透光率、无机离子含量、固化后硬度、线性膨胀系数等等。材料光学透过率特性材料光学透过率特性石英玻璃、硅树脂和环氧树脂的透过率如图 1 所示。硅树脂和环氧树脂先注入模具,高温固化后脱模,形成厚度均匀为 5 mm 的样品。可以看到,环氧树脂在可见光范围具有很高的透过率,某些波长的透过率甚至超过了 95%,但环氧树脂在紫外光范围的吸收损耗较大,波长小于 380 nm 时,透过率迅速下降。硅树脂在可见光范围透过率接近 92%,在紫外光范围内要稍低一些,但在 320 nm时仍然高于 88%,表现出很好的紫外光透射性质;石英玻璃在可见光和紫外图 1 5 种不同封装材料的光透过率光范围的透过率都接近 95%,是所有材料里面紫外光透过率最高的。对于紫外 LED 封装,石英玻璃具有最高的透过率,有机硅树脂次之,环氧树脂较差。然而尽管石英玻璃紫外光透过率高,但是其热加工温度高,并不适用于 LED 芯区的密封,因此在 LED 封装工艺中石英玻璃一般仅作为透镜材料使用。由于石英玻璃的耐紫外光辐射和耐热性能已经有很多报道,仅对常用于密封 LED 芯区的环氧树脂和有机硅树脂的耐紫外光辐射和耐热性能进行研究。耐紫外光特性耐紫外光特性研究了环氧树脂 A 和 B 以及有机硅树脂 A 和 B 在封装波长为 395 nm 和 375 nm 的 LED 芯片时的老化情况,如图 2 所示。实验中,每个 LED 的树脂涂层厚度均为 2 mm。可以看到,环氧树脂材料耐紫外光辐射性能都较差,连续工作时,紫外 LED 输出光功率迅速衰减,100 h 后输出光功率均下降到初始的 50%以下;200 h 后,LED 的输出光功率已经非常微弱。对于脂环族的环氧树脂 B,在375 nm 的紫外光照射下衰减比 395 nm 时要快,说明对紫外光波长较为敏感,由于 375 nm 的紫外光光子能量较大,破坏也更为严重。双酚类的环氧树脂 A 在 375 nm 和 395 nm 的紫外光照射下都迅速衰减,衰减速度基本一致。尽管双酚类的环氧树脂 A 在 375 nm 和 395 nm 时的光透过率要略高于脂环族类的环氧树脂 B,但是由于环氧树脂 A 含有苯环结构,因此在紫外光持续照射时,衰减要比环氧树脂 B 要快。图 2 环氧树脂和硅树脂的紫外老化尽管双酚类的环氧树脂 A 在 375 nm 和 395 nm 时的光透过率要略高于脂环族类的环氧树脂 B,但是由于环氧树脂 A 含有苯环结构,因此在紫外光持续照射时,衰减要比环氧树脂 B 要快。测量老化前后 LED 芯片的光功率,发现老化后 LED 的光功率基本上没有衰减。这说明,光功率的衰减主要是由紫外光对环氧树脂的破坏引起的。环氧树脂是高分子材料,在紫外线的照射下,高分子吸收紫外光子,紫外光子光子能量较大,能够打开高分子间的键链。因此,在持续的紫外光照射下,环氧树脂的主链慢慢被破坏,导致主链降解,发生了光降解反应,性质发生了变化。实验表明,环氧树脂不适合用于波长小于 380 nm 的紫外 LED 芯片的封装。相对环氧树脂,硅树脂表现出了良好的耐紫外光特性。经过近 1 500 h 老化后,LED 输出光功率虽然有不同程度的衰减,但是仍维持在 85%以上,衰减低于 15%。这可能与硅树脂和环氧树脂间的结构差异有关。硅树脂的主要结构包括 Si 和 O,主链 Si-O-Si 是无机的,而且具有较高的键能;而环氧树脂的主链主要是 C-C 或 C-O,键能低于 Si-O。由于键能较高,硅树脂的性能相对要稳定。因此,硅树脂具有良好的耐紫外光特性。耐热性耐热性LED 封装对材料的耐热性提出了更高的要求。从图 3 可以看出,环氧树脂和硅树脂具有较好的承受紫外光辐照的能力。因此,对其热稳定性进行了研究。图 3 表示这两种材料在高温老化后 mm-1厚度时透过率随时间的变化情况。可以看到,环氧树脂的耐热性较差,经过连续 6 天 的高温老化后,各个波长的透过率都发生了较大的衰减,紫外光范围的衰减尤其严重,环氧树脂样品颜色从最初的清澈透明变成了黄褐色。图 3 环氧树脂和硅树脂的 150 e 高温老化硅树脂表现出了优异的耐热性能。在 150 e 的高温环境下,经过 14 days 的老化后,可见光范围的样品mm-1厚度时透过率只有稍微的衰减,在紫外光范围也仅有少量的衰减,颜色仍然保持着最初的清澈透明。与环氧树脂不同,硅树脂以 Si-O-Si 键为主链,由于 Si-O 键具有较高的键能和离子化倾向,因此具有优良的耐热性。光衰特性光衰特性传统封装的超高亮度白光 L ED,配粉胶一般采用环氧树脂或有机硅材料。如图 4 所示,分别用环氧树脂和有机硅材料配粉进行光衰实验的结果。可以看出,用有机硅材料配粉的白光 L ED 的寿命明显比环氧树脂的长很多。原因之一是用有机硅材料和环氧树脂配粉的封装工艺不一样,有机硅材料烘烤温度较低,时间较短,对芯片的损伤也小;另外,有机硅材料比环氧树脂更具有弹性,更能对芯片起到保护作用。图 4 环氧树脂与有机硅材料配粉的白光 L ED 光衰特性苯基含量的影响苯基含量的影响提高 LED 封装材料折射率可有效减少折射率物理屏障带来的光子损失，提高光量子效率，封装材料的折射率是一个重要指标，越高越好。硅树脂中苯基含量越大，就越硬，折射率越高（合成的几乎全苯基的硅树脂折射率可达），但因热塑性太大，无实际使用价值，苯基含量一般以 20%50%（质量分数）为宜。实验发现苯基含量为40%时（质量分数）硅树脂的折射率约，苯基含量为50%时硅树脂的折射率大于，如图 5 所示。所合成的都是高苯基硅树脂，苯基含量都在 45%以上，其折射率都在以上，其中一些可以达到以上。图 5 硅树脂的苯基含量（质量分数）与折射率有机硅封装材料应用原理及分析有机硅封装材料应用原理及分析有机硅封装材料一般是双组分无色透明的液体状物质，使用时按 A：B=1：1 的比例称量准确，使用专用设备行星式重力搅拌机搅拌，混合均匀，脱除气泡即可用于点胶封装，然后将封装后的部件按产品要求加热固化即可。有机硅封装材料的固化原理一般是以含乙烯基的硅树脂做基础聚合物，含 SiH 基硅烷低聚物作交联剂，铂配合物作催化剂配成封装料，利用有机硅聚合物的 SiCHCH2与 SiH 在催化剂的作用下，发生硅氢化加成反应而交联固化。我们可以用仪器设备来分析表征一些技术指标有如折射率、粘度、透光率、无机离子含量、固化后硬度、线性膨胀系数等等。红外光谱分析红外光谱分析有机硅聚合物的 SiCHCH2与 SiH 在催化剂的作用下，发生硅氢化加成反应而交联。随着反应的进行，乙烯基含量和硅氢基的浓度会逐渐减少，直到稳定于一定的量，甚至消失。可采用红外光谱仪测量其固化前后不同阶段的乙烯基和硅氢基的红外光谱吸收变化情况2。我们只列举合成的高苯基乙烯基氢基硅树脂固化前和固化后的红外光谱为例：如图 6 所示，固化前：3071，3050 cm1是苯环和 CH2=CH-不饱和氢的伸缩振动，2960 cm1是CH3的 C-H 伸缩振动，2130 cm1是 SiH 的吸收峰，1590 cm1是CHCH2 不饱和碳的吸收峰，1488 cm1是苯环的骨架振动，1430，1120 cm1是 SiPh 的吸收峰，1250 cm1是 SiCH3的吸收峰，1060 cm1是 Si-O-Si 的吸收峰；固化后：2130 cm1处的 SiH 的吸收峰和 1590 cm1处的CHCH2 不饱和碳的吸收峰均消失。图 6 高苯基乙烯基氢基硅树脂的红外图谱热失重分析热失重分析有机硅主链 si-0-si 属于“无机结构”，si-0 键的键能为 462kJ/mol，远远高于 C-C 键的键能 347kJ/mol，单纯的热运动很难使 si-0 键均裂，因而有机硅聚合物具有良好的热稳定性，同时对所连烃基起到了屏蔽作用，提高了氧化稳定性。有机硅聚合物在燃烧时会生成不燃的二氧化硅灰烬而自熄。为了分析封装材料的耐热性，及硅树脂对体系耐热性的影响，我们进行了热失重分析，如图 7 图 8 所示，样品起始分解温度大约在 400，800的残留量在 65以上。封装材料在 400范围内不降解耐热性好，非常适用于大功率 LED 器件的封装。图 7 硅树脂树脂体的热失重曲线图 8 硅树脂弹性体的热失重曲线DSCDSC 分析分析我们采用 DSC（差示热量扫描法）分析了硅树脂固化后的玻璃化转变温度 Tg。一般，Tg 的大小取决于分子链的柔性及化学结构中的自由体积，即交联密度，Tg 随交联密度的增加而升高，可以提供一个表征固化程度的参数。我们采用 DSC 分析了所制备的凝胶体、弹性体、树脂体的 Tg，如表1 所示，显然随着凝胶体、弹性体、树脂体的交联密度的增加，玻璃化转变温度 Tg 升高。同样也列举合成的高苯基乙烯基氢基硅树脂固化后的差示热量扫描分析图谱，如图 9 所示，玻璃化转变温度 Tg 约 72。封装应用应根据封装实际的需求，选用不同的形态。表 1 有机硅树脂的玻璃化转变温度 Tg硅树脂Tg凝胶体-100-20弹性体-205树脂体3075图 9 高苯基乙烯基氢基硅树脂 DSC 分析图谱有机硅封装材料的分类及与国外同类产品的对比有机硅封装材料的分类及与国外同类产品的对比为了提高 LED 产品封装的取光效率，必须提高封装材料的折射率，以提高产品的临界角，从而提高产品的封装取光效率。根据实验结果，比起荧光胶和外封胶折射率都为时，当荧光胶的折射率比外封胶高时，能显著提高 LED 产品的出光效率，提升 LED 产品光通量。目前业内的混荧光粉胶折射率一般为左右，外封胶的折射率一般为左右，故大功率白光 LED 灌封胶应选取透光率高（可见光透光率大于 99%）、折射率高（）、耐热性较好（能耐受200的高温）的双组分有机硅封装材料LED 有机硅封装材料，固化后按弹性模量划分，可分为凝胶体，弹性体及树脂等三大类；按折射率划分，可分为标准折射率型与高折射率两大类，见表 2：表 2 LED 有机硅封装材料的分类序号折射率12低弹性模量低折射率凝胶体高折射率凝胶体中弹性模量低折射率弹性体高折射率弹性体高弹性模量低折射率树脂体高折射率树脂体与国外同类产品进行了对比，其参数如表 3 表 4 所示，可知各项性能参数较接近，经部分客户试用反映良好。表 3 自制低折色率产品与国外同类产品的比较种类凝胶体（透镜填充）AP-G1416道康宁弹性体（透镜填充）AP-G1415道康宁610120000(单)弹性体（贴片，倒模胶）AP-G2455道康宁63012800/50004000/3000(A/B)(A/B)（1：1）3500901h1503 hOE-6250A/B 剂粘度 2900/14001200/900（25）(A/B)(A/B)mPas（1：1）（1：1）1100混合粘度1900固化条件70/1h2512h或701h折光率透光率硬度95-95-1100/1400(A/B)（单）（1：1）（1：3）2000012003800701h 2524h 或 150/1h1502 h1001h9535(A)9520(A)9570(A)9570(A)表 4 自制高折色率产品与国外同类产品的比较种类凝胶体道康宁弹性体道康宁树脂体道康宁APAPAPOE-64501550A/B 剂粘度 2900/14002000/2000（25）(A/B)(A/B)mPas（1：1）（1：1）2000混合粘度1900固化条件100/1h100/1h折光率9595透光率硬度50 针入度60 针入度OE-65502550OE-6630355022000/11008000/35002100/23001500/3000(A/B)（1：1）4000150/1h9552(A)(A/B)（1：1）4500150/1h9550(A)(A/B)（1：3）2200150/1h9535(D)(A/B)（1：1）2000150/1h9550(D)针对 LED 封装行业的不同部位的具体要求开发五个应用系列的有机硅材料，不同的封装要求，在封装材料的粘度，固化条件，固化后的硬度（或弹性），外观，折光率等方面有差异。具体分类介绍如下：混荧光粉有机硅系列AP-2550 项目固化前（A 组分）技术参数外观无色透明液体8000粘度 mPas（25）固化前（B 组分）使用比列混合后粘度 mPas（25）典型固化条件固化后外观无色透明液体3500粘度 mPas（25）1：145001501h外观高透明弹性体52硬度（ShoreA）折射率（25）透光率（、450 nm）95传统封装的超高亮度白光 L ED,配粉胶一般采用环氧树脂或有机硅材料。如图 9 所示,分别用环氧树脂和有机硅材料配粉进行光衰实验的结果。可以看出,用有机硅材料配粉的白光 L ED 的寿命明显比环氧树脂的长很多。原因之一是用有机硅材料和环氧树脂配粉的封装工艺不一样,有机硅材料烘烤温度较低,时间较短,对芯片的损伤也小;另外,有机硅材料比环氧树脂更具有弹性,更能对芯片起到保护作用。MODINGMODING 封装材料有机硅系列封装材料有机硅系列技术参数外观无色透明液体固化前（A 组分）4500粘度 mPas（25）外观无色透明液体固化前（B 组分）3500粘度 mPas（25）使用比列1：14000混合后粘度 mPas（25）典型固化条件901h1503 h外观高透明弹性体75硬度（ShoreA）固化后折射率（25）透光率（、450 nm）96贴片封装材料有机硅系列贴片封装材料有机硅系列技术参数外观无色透明液体固化前（A 组分）4000粘度 mPas（25）外观无色透明液体固化前（B 组分）3000粘度 mPas（25）使用比列1：13500混合后粘度 mPas（25）典型固化条件901h1503 h外观高透明弹性体70硬度（ShoreA）固化后折射率（25）透光率（、450 nm）96AP-2455 项目AP-2460 项目透镜填充有机硅系列透镜填充有机硅系列技术参数外观无色透明液体固化前（A 组分）1200粘度 mPas（25）外观无色透明液体固化前（B 组分）900粘度 mPas（25）使用比列1：11100混合后粘度 mPas（25）典型固化条件2512h 或 701h90min操作时间（25）折射率（25）固化后透光率（、450 nm）95锥入度（mm/10）130180集成大功率集成大功率 LEDLED 有机硅系列有机硅系列技术参数外观无色透明液体固化前（A 组分）3800粘度 mPas（25）外观无色透明液体固化前（B 组分）3600粘度 mPas（25）使用比列1：13500混合后粘度 mPas（25）典型固化条件901h1503 h外观高透明弹性体32硬度（ShoreD）固化后折射率（25）透光率（、450 nm）96二、胶水与其它材料之间的关联性（含固晶胶）二、胶水与其它材料之间的关联性（含固晶胶）有机硅材料对其他材料没有腐蚀性，但某些材料会影响封装材料的固化。固晶胶一般为环氧树脂材料，它的固化剂种类很多，如果其中含有 N，P，S 等元素，会导致封装材料与固晶胶接触部分不固化。如果对某一种基材或材料是否会抑制固化存在疑问，建议先做一个相容性实验来测试某一种特定应用的合适性。如果在有疑问的基材和固化了的弹性体材料界面之间存在未固化的封装料，说明不相容，会抑制固化。这些最值得注意的物质包括：1、有机锡和其它有机金属化合物2、硫、聚硫化物、聚砜类物或其它含硫物品3、胺、聚氨酯橡胶或者含氨的物品4、亚磷或者含亚磷的物品AP-3450 项目AP-1416 项目5、某些助焊剂残留物有机硅封装材料有很好的耐湿气，耐水性及耐油性，但对浓硫酸，浓硝酸等强酸，氨水，氢氧化钠等强碱，以及甲苯等芳香烃溶剂的抵抗能力差。下表定性的列出有机硅封装材料耐化学品性。有机硅封装材料耐化学品性表序号 化学品1醋酸（5%）2345678910111213141516醋酸（浓）盐酸（浓）硝酸（10%）硝酸（浓）硫酸（30%）硫酸（浓）磷酸（浓）柠檬酸（浓）硬脂酸氨水抵抗能力序号化学品17氯化铁良差尚可良差良差良良良差1819202122232425262728293031氯气二氧化硫硫双氧水（3%）丙酮氟化烃类汽油氯甲烷四氯化碳乙醇甲苯矿物油苯酚水抵抗能力良良良良良差尚可差差差良差良良良氢氧化钠（10%）良氢氧化钠（50%）差碳酸钠水溶液（2%）良食盐水（26%）良硫酸铜水溶液（50%）良三、胶水的应用与风险防范三、胶水的应用与风险防范使用：使用：A、B 两组分 1：1 称量，用行星式重力搅拌机（自公转搅拌脱泡机）搅拌均匀即可点胶。或者在一定温度下，于 10mmHg 的真空度下脱除气泡即可使用。建议在干燥无尘环境中操作生产。注意事项：注意事项：A、有机硅封装材料在称量，混合，转移，点胶，封装，固化过程中使用专用设备，避免与其他物质混杂带来不确定的影响。B、某些材料、化学制剂、固化剂和增塑剂可以抑制弹性体材料的固化。这些最值得注意的物质包括：B-1、有机锡和其它有机金属化合物B-2、硫、聚硫化物、聚砜类物或其它含硫物品B-3、胺、聚氨酯橡胶或者含氨的物品B-4、亚磷或者含亚磷的物品B-5、某些助焊剂残留物如果对某一种基材或材料是否会抑制固化存在疑问，建议先做一个相容性实验来测试某一种特定应用的合适性。如果在有疑问的基材和固化了的弹性体材料界面之间存在未固化的封装料，说明不相容，会抑制固化。C、在使用封装材料时避免进入口眼等部位；接触封装材料后进食前需要清洗手；封装材料不会腐蚀皮肤，因个人的生理特征有差异，如果感觉不适应暂停相关工作或就医。D、在 LED 生产中很可能会产生的问题是芯片封装时，杯内汽泡占有很大的不良比重，但是产品在制作过程中如果汽泡问题没有得到很好的解决或防治，就会造成产品衰减加快的一个因素。影响气泡产生的因素比较多,但是多做一些工程评估，即可逐步解决。一般情况下，工艺成熟后，气泡的不良比重不会太高。以下是相关因素：（1）环境的温度和湿度对气泡产生有较大的影响。（2）模条的温度也是产生气泡的一个因素。（3）气泡的产生与工艺的调整有很大关系。例如，有些工厂没有抽真空也没有气泡，而有些即使抽了真空也有气泡，从这一点看不是抽不抽真空的问题，而是操作速度的快慢、熟练程度的问题。同时与环境温度也是分不开的。环境温度变化了，可以采取相应的措施加以控制。若常温是 15，如让胶水的温度达到 60，这样做杯内气泡就不会出现。同时要注意很多细节问题，如在滚筒预沾胶时产生微小气泡，肉眼和细微镜下看不到，但一进入烤箱体内，热胀气泡扩涨。如果此时温度太高，气体还没有跃出就固化所以产生气泡现象。LED 表面有气泡但没破，此为打胶时产生气泡。LED 表面有气泡已破，原因是温度太高。手工预灌胶前，支架必须预热。预热预灌的 AB 组分进行 2 小时调换一次。只要你保持 AB 料、支架都是热的，气泡问题不难解。因为AB 组分冷时流动性差,遇到冷支架容易把气泡带入。操作时要注意以下问题：（1）操作人员的操作技巧不熟练（整条里面有一边出现气泡）；（2）点胶机的快慢和胶量没有控制好（很容易出现气泡的地方）；（3）机器是否清洁（此点不一定会引起气泡，但很容易产生类似冰块一样的东西，尤其是环已酮）；（4）往支架点胶时，速度不能快，太快带入的空气将难以排出；（5）胶要常换、胶筒清洗干净，一次混胶量不能太多，A，B 组分混合就会开始反应，时间越长胶越稠，气泡越难排出；E、大多数封装客户都发现做好的产品在初期做点亮测试老化之后都有不错的表现，但是随着时间的推移，明明在抽检都不错的产品，到了应用客户开始应用的时候或者不久之后，就发现有胶层和 PPA 支架剥离、LED 变色（镀银层变黄发黑）的情况发生。那这到底是什么原因引起的是在制程的过程中工艺把握不好导致封装胶固化不好吗当然有可能，但是随着客户工艺的不断成熟，这种情况发生的机率会越来越少。有以下因素供大家参考；（1）PPA 与支架剥离的原因是：PPA 中所添加的二氧化钛因晶片所发出的蓝光造成其引起的光触媒作用、PPA 本身慢慢老化所造成的，硅胶本身没老化的情况下，由于 PPA 老化也会导致剥离想象的发生；二氧化钛吸收太阳光或照明光中的紫外线，产生光触媒作用，会产生分解力与亲水性的能力。特別具有分解有机物的能力。（2)以 LED 变色问题为例、现阶段大致分三类：硫磺造成镀银层生硫化银而变色卤素造成镀银层生卤化银而变色镀银层附近存在无机碳。有机硅封装材料、固晶材料并不含有 S 化合物、卤素化合物,硫化及卤化物的发生取决于使用的环境。无机碳的存在为环氧树脂等的有机物因热及光的分解后的残渣。在镀银层以环氧等固晶胶作为蓝光晶片接合的场合频繁发生。有机硅封装材料即使被热及光分解也不会变成黑色的碳。若是沒有使用环氧等的有几物的场合有发现无机碳存在的话有可能是由外部所带入。上述的 3 种变色现象是因蓝光、镀银、氧气及湿气使其加速催化所造成综上所述，我们发现，以上的主要原因是由于有氧气，湿气侵入到 LED 内部以及有无机碳的存在而带来的一系列的问题，那么我们应该如何解决呢。（1）在封装过程中避免使用环氧类的有机物，比如固晶胶；（2)选择低透气性的封装材料，尽量避免使用橡胶系的硅材料，尽量选用树脂型的硅材料；（3)在制程的过程中尽量采用清洗支架，尽可能的增加烘烤流程。如何解决隔层问题出现隔层，一般是胶水沾接性能不好，先膨胀后收缩所致。也有粉胶与外封胶膨胀系数差异太大产生较大内应力，在金线部位撕裂。故升温太快 有裂层或固化不好，而分段固化，反应没那么剧烈，消除一些内应力。贮存及运输：3-1、阴凉干燥处贮存，贮存期为 6 个月（25）。3-2、此类产品属于非危险品，可按一般化学品运输。3-3、胶体的 A、B 组分均须密封保存，在运输，贮存过程中防止泄漏。封装工艺封装工艺的封装的任务封装形式封装工艺流程大功率有很多种封装的啊，有填充的，有模顶的，还有COB 封装的LEDLED 封装小知识封装小知识一、LED 封装类型（一）插入式(ThroughHole)1、相线两侧垂直引出：陶瓷双列陶瓷熔封双列塑料双列金属双列塑料缩小型双列塑料缩体型双列2、引线两面平伸引出：陶瓷扁平陶瓷熔封扁平塑料扁平金属扁平3、引线底面垂直引出：塑料单列塑料“Z”形引线金属四列金属圆形金属菱形金属四边引线圆形陶瓷针栅阵形塑料针栅阵形4、引线单面垂直引出：金属引线单面引出扁平塑料弯引线单列（二）表面安装式(SurfaceMount)1、引线侧面翼形引出：塑料小外形塑料翼形引线片式载体陶瓷翼形引线片式载体2、引线侧面“J”形引出：塑料小外形塑料“J”形引线片式载体陶瓷“J”形引线片式载体塑料反“J”形引线片式载体陶瓷反“J”形引线片式载体3、引线四面平伸引出：塑料四面引线扁平陶瓷四面引线扁平4、陶瓷无引线片式载体（三）直接粘结式(DirectBonding)1、倒装芯片封装2、芯片板式封装3、载带自动封装二、封装名称国家现有集成电路封装名称及其代表字母1、陶瓷扁平封装F 型；2、陶瓷熔封扁平封装H 型；3、陶瓷双列封装 D 型；4、陶瓷熔封双列封装 J 型；5、塑料双列封装 P 型；6、金属圆形封装 T 型；7、金属菱形封装 K 型；8、塑料小外形封装 O 型；9、塑料片式载体封装 E 型；10、塑料四面引线扁平封装 N 型；11、陶瓷片式载体封装 C 型；12、陶瓷针栅阵形封装G 型；13、陶瓷四面引线扁平封装Q 型；14、陶瓷玻璃扁平封装W 型；15、金属双列封装 M 型；16、金属四列封装Ms 型；17、金属扁平封装Mb 型；18、金属四边引线圆形封装Ts型；19、单列敷形涂覆封装 Ft 型；20、双列灌注封装 Gf 型；注：(1)第 14 项陶瓷玻璃扁平封装未列入国家标准；(2)第 1520 项封装仅用于混合集成电路和膜集成电路。三、封装代号封装代号由四个或五个部分组成。第一部分为字母，表示封装材料及结构形式，即上述封装名称；第二部分为阿拉伯数字，表示引出端数（引线数小于10，应在个位前加 0）；第三部分用字母或数字组成，表示同类产品封装主要尺寸或形状的差异；第四部分用数字组成，表示次要尺寸差异；第五部分用字母组成，表示结构上的差异。LEDLED 封装步骤封装步骤LEDLED 的大致封装步骤一、生产工艺的大致封装步骤一、生产工艺1.工艺：a)清洗：采用超声波清洗 PCB 或 LED 支架，并烘干。b)装架：在 LED 管芯（大圆片）底部电极备上银胶后进行扩张，将扩张后的管芯（大圆片）安置在刺晶台上，在显微镜下用刺晶笔将管芯一个一个安装在 PCB 或 LED 支架相应的焊盘上，随后进行烧结使银胶固化。c)压焊：用铝丝或金丝焊机将电极连接到 LED 管芯上，以作电流注入的引线。LED 直接安装在 PCB上的，一般采用铝丝焊机。（制作白光 TOP-LED 需要金线焊机）d)封装：通过点胶，用环氧将LED 管芯和焊线保护起来。在PCB 板上点胶，对固化后胶体形状有严格要求，这直接关系到背光源成品的出光亮度。这道工序还将承担点荧光粉（白光 LED）的任务。e)焊接：如果背光源是采用SMD-LED 或其它已封装的 LED，则在装配工艺之前，需要将LED 焊接到 PCB 板上。f)切膜：用冲床模切背光源所需的各种扩散膜、反光膜等。g)装配：根据图纸要求，将背光源的各种材料手工安装正确的位置。h)测试：检查背光源光电参数及出光均匀性是否良好。包装：将成品按要求包装、入库。二、封装工艺二、封装工艺1.LED 的封装的任务是将外引线连接到 LED 芯片的电极上，同时保护好 LED 芯片，并且起到提高光取出效率的作用。关键工序有装架、压焊、封装。2.LED 封装形式LED 封装形式可以说是五花八门，主要根据不同的应用场合采用相应的外形尺寸，散热对策和出光效果。LED 按封装形式分类有 Lamp-LED、TOP-LED、Side-LED、SMD-LED、High-Power-LED 等。3.LED3.LED 封装工艺流程封装工艺流程4 4封装工艺说明封装工艺说明1.1.芯片检验芯片检验镜检：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2.2.扩片扩片由于 LED 芯片在划片后依然排列紧密间距很小（约），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。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。3.3.点胶点胶在 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。4.4.备胶备胶和点胶相反，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。5.5.手工刺片手工刺片将扩张后 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.6.6.自动装架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，特别是兰、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。7.7.烧结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。8.8.压焊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。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（钢嘴）运动轨迹等等。（下图是同等条件下，两种不同的劈刀压出的焊点微观照片，两者在微观结构上存在差别，从而影响着产品质量。）我们在这里不再累述。9.9.点胶封装点胶封装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）如右图所示的 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。10.10.灌胶封装灌胶封装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。11.11.模压封装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。12.12.固化与后固化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。13.13.后固化后固化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。14.14.切筋和划片切筋和划片由于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。15.15.测试测试测试 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。16.16.包装包装将成品进行计数包装。超高亮 LED 需要防静电包装。20112011 年最新大功率年最新大功率 LEDLED 封装技术封装技术现有的 AC LED 光源的工作原理如图 2 所示，将一堆 LED 微小晶粒采用交错的矩阵式排列工艺均分为五串，AC LED 晶粒串组成类似一个整流桥，整流桥的两端分别联接交流源，