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LED芯片的制造流程及工藝

字體變大  字體變小 發(fā)布日期:2014-05-20  瀏覽次數(shù):1408
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(jī)化學(xué)氣相沉積外延片爐(MOCVD)中完成的。然后,對LED PN結(jié)的兩個電極進(jìn)行加工。電極加工也是制作LED芯片的關(guān)鍵工序,包括清洗、蒸鍍、黃光、化學(xué)蝕刻、熔合、研磨;然后對LED毛片進(jìn)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(jī)化學(xué)氣相沉積外延片爐(MOCVD)中完成的。準(zhǔn)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(lán)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(yīng)物(前驅(qū)物)及Ⅲ族的有機(jī)金屬和Ⅴ族的NH3在襯底表面進(jìn)行反應(yīng),將所需的產(chǎn)物沉積在襯底表面。通過控制溫度、壓力、反應(yīng)物濃度和種類比例,從而控制鍍膜成分、晶相等品質(zhì)。MOCVD外延爐是制作LED外延片最常用的設(shè)備。
 
     然后是對LED PN結(jié)的兩個電極進(jìn)行加工,電極加工也是制作LED芯片的關(guān)鍵工序,包括清洗、蒸鍍、黃光、化學(xué)蝕刻、熔合、研磨;然后對LED毛片進(jìn)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(tǒng)不正常,會導(dǎo)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(chǎn)生夾痕(在目檢必須挑除)。黃光作業(yè)內(nèi)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(fā)光區(qū)殘多出金屬。
     芯片在前段工藝中,各項(xiàng)工藝如清洗、蒸鍍、黃光、化學(xué)蝕刻、熔合、研磨等作業(yè)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(fā)生。
紅色 
     制作工藝
     1.LED芯片檢驗(yàn)
     鏡檢:材料表面是否有機(jī)械損傷及麻點(diǎn)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(kuò)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(kuò)片機(jī)對黏結(jié)芯片的膜進(jìn)行擴(kuò)張,使LED芯片的間距拉伸到約0.6mm。也可以采用手工擴(kuò)張,但很容易造成芯片掉落浪費(fèi)等不良問題。
     3.LED點(diǎn)膠
     在LED支架的相應(yīng)位置點(diǎn)上銀膠或絕緣膠。對于GaAs、SiC導(dǎo)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(lán)寶石絕緣襯底的藍(lán)光、綠光LED芯片,采用絕緣膠來固定芯片。
     工藝難點(diǎn)在于點(diǎn)膠量的控制,在膠體高度、點(diǎn)膠位置均有詳細(xì)的工藝要求。由于銀膠和絕緣膠在貯存和使用均有嚴(yán)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(xiàng)。
     4.LED備膠和點(diǎn)膠相反,備膠是用備膠機(jī)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(yuǎn)高于點(diǎn)膠,但不是所有產(chǎn)品均適用備膠工藝。
     5.LED手工刺片
將擴(kuò)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(yīng)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(chǎn)品。
     6.LED自動裝架
     自動裝架其實(shí)是結(jié)合了沾膠(點(diǎn)膠)和安裝芯片兩大步驟,先在LED支架上點(diǎn)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(yīng)的支架位置上。自動裝架在工藝上主要要熟悉設(shè)備操作編程,同時對設(shè)備的沾膠及安裝精度進(jìn)行調(diào)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(lán)、綠色芯片必須用膠木的。因?yàn)殇撟鞎⻊潅酒砻娴碾娏鲾U(kuò)散層。
     7.LED燒結(jié)
     燒結(jié)的目的是使銀膠固化,燒結(jié)要求對溫度進(jìn)行監(jiān)控,防止批次性不良。銀膠燒結(jié)的溫度一般控制在150℃,燒結(jié)時間2小時。根據(jù)實(shí)際情況可以調(diào)整到170℃,1小時。絕緣膠一般150℃,1小時。
銀膠燒結(jié)烘箱的必須按工藝要求隔2小時(或1小時)打開更換燒結(jié)的產(chǎn)品,中間不得隨意打開。燒結(jié)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(chǎn)品內(nèi)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(diǎn),再將鋁絲拉到相應(yīng)的支架上方,壓上第二點(diǎn)后扯斷鋁絲。金絲球焊過程則在壓第一點(diǎn)前先燒個球,其余過程類似。
     壓焊是LED封裝技術(shù)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),工藝上主要需要監(jiān)控的是壓焊金絲(鋁絲)拱絲形狀,焊點(diǎn)形狀,拉力。
     9.LED封膠
     LED的封裝主要有點(diǎn)膠、灌封、模壓三種;旧瞎に嚳刂频碾y點(diǎn)是氣泡、多缺料、黑點(diǎn)。設(shè)計上主要是對材料的選型,選用結(jié)合良好的環(huán)氧和支架。(一般的LED無法通過氣密性試驗(yàn))
     LED點(diǎn)膠TOP-LED和Side-LED適用點(diǎn)膠封裝。手動點(diǎn)膠封裝對操作水平要求很高(特別是白光LED),主要難點(diǎn)是對點(diǎn)膠量的控制,因?yàn)榄h(huán)氧在使用過程中會變稠。白光LED的點(diǎn)膠還存在熒光粉沉淀導(dǎo)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(nèi)注入液態(tài)環(huán)氧,然后插入壓焊好的LED支架,放入烘箱讓環(huán)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(jī)合模并抽真空,將固態(tài)環(huán)氧放入注膠道的入口加熱用液壓頂桿壓入模具膠道中,環(huán)氧順著膠道進(jìn)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(huán)氧的固化,一般環(huán)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(huán)氧充分固化,同時對LED進(jìn)行熱老化。后固化對于提高環(huán)氧與支架(PCB)的粘接強(qiáng)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(chǎn)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(jī)來完成分離工作。
     12.LED測試
     測試LED的光電參數(shù)、檢驗(yàn)外形尺寸,同時根據(jù)客戶要求對LED產(chǎn)品進(jìn)行分選。
芯片
     計數(shù)方法
     LED芯片因?yàn)榇笮∫话愣荚诖笮。盒」β实男酒话惴譃?mil、9mil、12mil、14mil等,跟頭發(fā)細(xì)一樣細(xì),以前人工計數(shù)時候非常辛苦,而且準(zhǔn)確率極底,2012年廈門好景科技有開發(fā)一套專門針對LED芯片計數(shù)的軟件,儀器整合了高清晰度數(shù)字技術(shù)來鑒別最困難的計數(shù)問題,LED芯片專用計數(shù)儀設(shè)備是由百萬象素工業(yè)專用的CCD和百萬象素鏡頭的硬件,整合了高清晰度圖像數(shù)字技術(shù)的軟件組成的,主要用來計算出LED芯片的數(shù)量。該LED芯片專用計數(shù)儀通過高速的圖像獲取及視覺識別處理,準(zhǔn)確、快速地計數(shù)LED芯片,操作簡單,使用方便。
     該設(shè)備裝有新型的照明配置,因照明上的均勻一致性及應(yīng)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(shù)的計數(shù)軟件,從而保證了計數(shù)的準(zhǔn)確度。同時軟件會將每次計數(shù)的結(jié)果儲存在數(shù)據(jù)庫中,方便打印與追溯對比分析。
技術(shù)參數(shù):
     1.成像特性
    鏡頭:12mm、F1.8高保真光學(xué)鏡頭CCD規(guī)格:300萬像素/500萬像素,真彩圖像拍攝:手動對焦,可專業(yè)級地精細(xì)成像LED芯片圖像調(diào)整:手動調(diào)整亮度;自動調(diào)整對比度、飽和度。
     2.計數(shù)特性
     快速的計算出LED芯片總數(shù),可根據(jù)需要折扣數(shù)量,并顯示和輸出計數(shù)結(jié)果可計數(shù)≥5mil (或0.127mm) 不透明LED芯片可計數(shù)雙電極透明的LED芯片
     計數(shù)速度:2000~8000個LED芯片/s的統(tǒng)計速度,無需掃描即成像即計數(shù)簡便易用:真正一鍵式操作,鼠標(biāo)一點(diǎn),結(jié)果即現(xiàn)。軟件界面美觀,操作簡便。
 
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