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1生产实习报告单位：五邑大学应用物理与材料学院专业：应用物理学指导老师：*****撰写人：阿光撰写时间：2010年11月24日2一．实习目的通过生产实习，了解本专业的生产过程，巩固所学专业知识。了解LED封装产业的发展现状；熟悉LED封装和数码管制作的整个流程；掌握LED封装流程中的各种方法及其存在问题；尝试找出更佳的方法提高公司的产品率。二．实习时间2010年11月8日~2010年11月20日三．实习单位江门市长利光电技术有限公司、吉华精密光电有限公司四．实习内容1．LED封装产业发展产业现状网上调研LED光电产业是一个新兴的朝阳产业，具有节能、环保的特点符合我们国家的能源、减碳战略，从而获得更多的产业和市场需求，成为一道亮丽的产业发展风景。LED产业链总体分为上、中、下游，分别是LED外延芯片、LED封装及LED应用。作为LED产业链中承上启下的LED封装产业，在整个产业链中起得无可比拟的重要作用。另外中国是LED封装大国，据估计全世界80%数量的LED器件封装集中在中国。下面我们从八方面来论述我国LED封装产业的现状与未来：1.1LED的封装产品LED封装产品大致分为直插式、贴片式、大功率三大类，三大类产品中有不同尺寸、不同形状、不同颜色等各类产品。1.2LED封装产能中国已逐渐成为世界LED封装器件的制造中心，其中包括台资、港资、美资等企业在中国的制造基地。据估算，中国的封装产能占全世界封装产能的60%，并且随着LED产业的聚集度在中国的增加。此比例还在上升。大陆LED封装企业的封装产能扩充较快，随着更多资本进入大陆封装产业，LED封装产能将会快速扩张。1.3LED封装生产及测试设备LED封装主要生产设备有自动固晶机、自动焊线机、自动封胶机、自动分光分色机、动点胶机、自动贴带机等；LED主要测试设备有IS标准仪、光电综合测试仪、TG测试测试仪、积分球留名测试仪、荧光粉测试仪、冷热冲击箱、高温箱等。中国在封装设备硬件上，由于购买了最新型和最先进的封胶设备，拥有后发优势，具备先进封装技术和工艺发展的基础。31.4LED芯片LED封装器件的性能在50%程度上取决于芯片，50%取决于封装工艺和辅助材料。目前中国大陆的LED芯片企业约有十家左右，起步较晚，规模不够大，最大LED芯片企业年产值约3个亿人民币，每家平均产能在1至2个亿。国内中小尺寸芯片已能基本满足国内封装企业的需求，大尺寸还需要进口，主要来自美国、台湾企业。国产品牌的中小尺寸芯片性能与国外品牌差距较小，具有良好的性价比，能满足绝大部分LED应用企业的需求。国产大尺寸瓦级芯片还需努力，以满足未来照明市场的巨大需求。随着资本市场对上游芯片企业的介入，预计未来三年我国LED芯片企业将有较大的发展，将有力地促进LED封装产业总体水平的提高。1.5LED封装辅助材料LED封装辅助材料主要有支架、胶水、模条、金线、透镜等。目前中国大陆的封装辅助材料供应链已较完善，大部分材料已能在大陆生产供应。高性能的环氧树脂和硅胶以进口居多，这两类材料主要要求耐高温。耐紫外线、优异折射率及良好的膨胀系数等。随着全球一体化的进程，中国LED封装企业已能应用到世界上最新和最好的封装辅助材料。1.6LED封装设计直插式LED的设计已相对成熟，目前主要在衰减、光学配比。失效率等方面可进一步上台阶。贴片式LED的设计尤其是顶部发光的SMD在不断发展之中，封装支架尺寸、封装结构设计、材料选择、光学设计、散热设计等不断创新，具有广阔的技术潜力。功率型LED的设计则是一片新天地。功率型大尺寸芯片制造还处于发展阶段，使得功率型LED的结构、光学、材料、参数设计也处于发展之中，不断有新型的设计出现。目前中国的LED封装设计水平还与国外行业巨头有一定的差距，这也与中国LED行业缺乏规模龙头企业有关，缺乏有组织、有计划的规模性的研发设计投入。1.7LED封装工艺LED封装工艺包括固晶参数工艺、焊线参数工艺、封胶参数工艺、烘烤参数工艺、分光分色工艺等。我国LED封装企业这几年快速发展，LED封装工艺已经上升到一个较好的水平，不过我国大功率封装工艺水平还有待进一步完善。1.8LED封装器件的性能小芯片的亮度已与国外最高亮度产品接近；在光衰方面我国LED封装工艺经过多年的发展和积累，已有较好的基础，在光衰的控制上已与国外一些产品匹敌；失效率与芯片质量、封装辅助材料、生产工艺、设计水平和管理水平相关，中国封装企业的LED失效率整体水平有待提高，不过也有少量中国优秀封装企业的失效率已达到世界水平。LED的光效90%4取决于芯片的发光效率。中国LED封装企业对封装环节的光效提高技术也有大量研究。如果中国在大尺寸瓦级芯片的研发生产上取得突破及量产，将会极大促进功率型封装器件光效的提高。2.直插式LED封装工艺基本流程2.1固晶在固晶前我们首先要确定我们加工的这批产品是L型（垂直型）还是V型（水平型）封装，因为如果我们选择L型封装那么我们就要对应选择能够导电的银胶，相反我们选择V型封装就要选择绝缘胶。除此之外我们要根据客户的要求，这一批产品是聚光还是散光，不同要求我们就要选取不同的支架。当确定芯片、胶水和支架时，那么我们就可以开始固晶了。以下以聚光、垂直型封装为例，首先是往支架的聚光杯里面注入适量的银胶，然后再往里面放进芯片，这一道工序的最后一步是烘烤。就我个人认为这一到工艺最重要的有三步，如果不做好一定会影响LED光效率。其一，注入银胶量的多少。采用银胶的目的是粘著芯片和支架，还有就是利用银胶导电性。胶量最好控制在芯片高度的2/3~1/2，如果胶量过多(超过芯片高度1/2)，会造成PN结短路，最终而无法正常发光，还有银片间的结合层阻值还会增大。另外银胶量少或者缺胶，那就无法起到粘着芯片的作用。其二，芯片放置的位置及放置时的力度。在固晶中我们最理想的状态是把芯片放置在聚光杯的正中央，这样方便我们更好的采光，如果我们把芯片的位置放偏了，一方面在下一步自动焊线机中有可能找不到芯片的电机进行焊接，最后会造成死灯。另外就算焊接好了，那么聚光杯无法最大化的采集光线，光效率大减折扣。出现不良品的原因有：芯片悬浮在银胶上、芯片倾斜超过5°（焊线就找不到位置）、晶粒表面破损1/4、晶粒翻转和芯片表面粘胶。其三，烘烤温度及时间的控制。温度过低我们就无法使银胶固化，芯片与支架粘附不好，芯片可能会脱离。另外温度过高，产生应力大，体积电阻也相应发生变化。进一步影响焊线工艺。2.2焊线完成固晶这一步工序之后，接下来我们就要进行焊线工作。焊线的目的是在压力、热量和超声波能量的共同作用下，使金线在芯片电极和外引线键合区之间形成良好的欧姆接触，完成内外引线的连接。2.2.1技术要求a．金丝与芯片电极、引线框架键合区间的连接牢固b．金丝拉力的测试。第一焊点金丝拉力以最高点测试，从焊丝的最高点垂直引线框架表面在显微镜观察下向上拉，测试拉力。如果我们抽取的样品拉力不够，就要改变金线弧度，长度等参数，否则下一道工艺灌胶会把金线拉断，造成死灯现象。因此这是LED焊线工序参考是否合格的一个参数。c．焊点的要求。第一焊点是金球与芯片电极的键合，如果没有选择好正确的参数，那么我们就会造成偏焊，虚焊。偏焊和虚焊都会影响电气连接，会出现漏电的现象，影响LED的发光及其寿命。第二焊点要增大表面积牢固的把它焊在支架的另一边上。d．焊线的要求。焊线的检测也作为焊线工序合格的一个参数。合格的焊线要求各条金丝键合拱丝高度合适，无塌丝，无多余焊丝。焊丝的弧度不对，就会有可能造成阴阳极接触，出5现短路现象。焊线多余除开会出现短路现象，还会出现漏电，影响LED正常发光及寿命。2.2.2工艺参数的要求由于不同机台的参数设置都不一样，所以就没有对参数进行统一。在这过程中主要的参数有键合温度、第一第二焊点的焊接时间、焊接压力、焊接功率、拱丝高度、烧球电流、丝尾长度等等。焊接时间影响它的牢固性，焊接压力和功率过大会损坏芯片，高度不当会造成短路，烧球电流过小满足不了焊点要求。要做好焊线这一步工序就要严格控制，哪一步也不能麻烦，否则会影响产品质量。2.2.3注意事项a.不得用手直接接触支架上的芯片以及键合区域。b.操作人员需要佩戴静电手环，穿防静电工作服，避免静电对芯片造成伤害。c.材料在搬运过程中须小心轻放，避免静电的产生及碰撞，需防倒丝、塌丝、断线及粘附杂物。2.2.4问题讨论：为什么要金线焊接，铜线可不可以？丝球焊广泛采用金引线，金丝具有电导率大、耐腐蚀、韧性好等优点，广泛应用于集成电铝丝由于存在形球非常困难等问题，只能采用楔键合，主要应用在功率器件、微波器件和光电器件。但是金的价格昂贵，成本较高。很多研究结果表明铜是金的最佳代替品。铜丝球焊具有很多优势：a.价格优势：成本只有金丝的1/3~1/10。b.电学性能和热学性能：铜的导电率比金的导电率大，铜的热导率也高于金。c.机械性能：铜引线相对金引线的高刚度使得其更适合细小引线键合。d.焊点金属间化合物：对于金引线键合到铝金属化焊盘，会出现“紫斑”和“白斑”问题，并且因金和铝两种元素的扩散速率不同，导致界面处形成柯肯德尔孔洞及裂纹。降低了焊点力学性能和电学性能，对于铜引线键合到铝金属化焊盘，研究较少，不过有些人认为较好。因此，铜丝球焊焊点的可靠性药高于金丝球焊焊点。但是目前铜丝球焊所占引线键合的比例依然很少，主要是因此铜丝球焊技术面临着一些难点：(1)铜容易被氧化，键合工艺不稳定；(2)铜的硬度、屈服强度等物理参数高于金和铝。键合时需要施加更大的超声能量和键合压力，因此容易对硅芯片造成损伤甚至是破坏。2.3点荧光粉点荧光粉是针对白光LED，主要步骤是点胶和烘烤。根据查资料，目前所有荧光粉有两种，其中一个是“蓝色芯片+YAG”，另一种是“紫色或紫外+RGB荧光粉”，不过现在市场上用的主要是前者荧光粉，后者还不成熟存在较多要解决的问题。就YAG为例说明LED荧光粉的配比问题。改变树脂内YAG荧光体浓度之后，LED色区坐标的结果，由图可知只要色坐标是在LED与YAG荧光体两色坐标形成的直线范围内，就可任意调整色调，依此可知YAG荧光体浓度较低时，蓝色穿透光的比率较多，整体就会呈蓝色基调白光；相对的如果YAG荧光体浓度较高时，黄色转换光的比率较多，整体呈黄色基调白水。2.4.灌胶6灌胶的过程是先在LED成型模腔内注入液态环氧，然后插入焊好的LED支架放入烘箱让环氧固化后，将LED从模腔中脱出就成型了。LED灌胶工艺看似很简单，但是还要注意一下几个方面：(1).将模条按一定方向装在铝盘上，吹尘后放进125℃/40分钟的烘箱内进行预热。(2).根据生产的需求量进行配胶，后将已配好的胶搅拌均匀后置入45℃/15分钟的真空烘箱内进行脱泡。(3).进行灌胶，后进行初烤，初烤的温度和时间要看LED的直径大小。(4).进行离模，为了更好的固化，后进行长烤(125℃/6-8小时)。如果灌胶的不良，可能会出现一下现象：(1).支架插偏、支架插深、支架插浅、支架插反、支架爬胶。支架变黄(氧化、烘烤温度过高或时间过长)(2).环氧树脂中有气泡(3).杂质、多胶、少胶、雾化(4).胶水水纹、胶体损伤、胶体龟裂(胶水老化或比例不对)、胶体变黄(A胶比例过大)2.5切筋、测试、分光、包装由于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。(如果是SMD式的LED则是在一片PCB板上，需要划片机来完成分离工作)。然后我们就可以对切筋后的LED进行测试，光电参数、检测外形尺寸，以此同时根据客户要求用分光、分色机对LED产品进行分选，最后对分好类的LED产品进行计数包装。超亮度LED需要放静电包装。3.数码管封装数码管的封装在工艺上其实和直插式LED没什么太大的区别，都要进过固晶、焊线、灌胶、检测这几个工序，甚至他们在这些工序的标准也是一样的，比如说，固晶时银胶的用量、芯片的位置和烘烤，再就是焊线的判别合格标准都和直插式LED封装中的一样。以下是数码管的封装1.1准备现成PCB板及pin脚，然后按照要求插pin，接着就是拿去压Pin，如果是