LED器件占LED顯示屏成本約 40%~70%,LED顯示(shì)屏成本的大幅(fú)下降得益於(yú)LED器件的成本降低。LED封裝質量的好壞對(duì)LED顯示屏的質量影響較大。封裝可靠性的關(guān)鍵包括芯片材料的選擇(zé)、封裝材(cái)料的選擇及工(gōng)藝管控。另外(wài),嚴格的可靠性標準也(yě)是檢驗高品質LED器件的關鍵。LED顯示屏表貼封裝有什麽特點?
隨著LED顯示屏逐漸向著高端市場的滲透,對LED顯示屏器件的品質要求也(yě)越來越高。本文就高品質LED顯示屏器件封裝實際經(jīng)驗,探討實現高品質LED顯示屏器件(jiàn)的關(guān)鍵技術。
1 LED顯示屏器件封裝的(de)現狀(zhuàng)
SMD(Surface Mounted Devices) 指表麵貼裝(zhuāng)型封裝(zhuāng)結構 LED,主要有(yǒu) PCB 板結構的 LED(ChipLED)和 PLCC 結構的(de) LED(TOP LED)。本文(wén)主要研究 TOP LED,下麵文中所提(tí)及的 SMD LED 均指的是 TOP LED。
LED顯示屏器件封裝所用的主要材料組(zǔ)成包括(kuò)支架(jià)、芯片、固(gù)晶膠、鍵(jiàn)合線和封裝膠等。下麵從封(fēng)裝材料方麵來介(jiè)紹目前國內的一些基本發展現狀。
1.1 LED支架
(1)支架的作用。PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)支架是 SMD LED 器件的載體,對(duì) LED 的可靠性、出光等性能起到關鍵(jiàn)作用。
(2)支(zhī)架的生(shēng)產(chǎn)工藝。PLCC 支架生產工藝主要包(bāo)括金屬料(liào)帶(dài)衝切、電鍍、PPA(聚鄰苯二酰胺)注塑、折彎、五麵立體噴墨(mò)等工序。其中,電(diàn)鍍、金屬基板(bǎn)、塑膠材(cái)料(liào)等占據了支架的主要成本(běn)。
(3)支架的結構改進設計。PLCC 支架由於 PPA 和金屬結合是物理(lǐ)結合(hé),在過高溫(wēn)回流爐(lú)後縫隙會變大,從而導致(zhì)水汽很容(róng)易沿著金(jīn)屬通(tōng)道進入器件內部從而影響可靠性 。
為提高產品可靠性以滿足高端(duān)市場需求的高品質的LED顯示屏器件,部分(fèn)封裝成廠改進(jìn)了支架的結構設計,如拓升光電(diàn)采用先進的防水結構(gòu)設計、折彎拉伸等方法來延長(zhǎng)支(zhī)架(jià)的水汽進入路徑,同時在支架內部增加防水槽(cáo)、防水台階、放水孔等多重防(fáng)水的措施(shī) 。該設計不僅節(jiē)省(shěng)了封裝成本,還提高了產品可(kě)靠性,目前已經大範圍(wéi)應用於戶外LED顯示屏產品中。通過SAM(Scanning Acoustic Microscope)測試折彎結構設計的 LED 支(zhī)架(jià)封裝後和正常支架的氣密性,結果可以發現采用折彎結構設計的產(chǎn)品氣(qì)密性(xìng)更好
1.2 芯片
LED芯片是LED器件的核心,其可靠性決定了(le)LED器件乃至 LED顯示屏的壽命、發光(guāng)性能等。LED芯片的成本占LED器件總成本也(yě)是最大的。隨著成本(běn)的降(jiàng)低,LED芯(xīn)片尺寸切(qiē)割越來越小,同時也帶來了一係列的可(kě)靠性問題。
1.3 鍵合線
鍵合線是LED封裝的關鍵材料(liào)之一,它(tā)的功能是實現芯片(piàn)與引腳的電連接,起著芯片與(yǔ)外界的電流導入和導出的作用。LED器(qì)件封裝常用鍵合線包括金(jīn)線、銅線、鍍鈀(bǎ)銅線以及合(hé)金線等。
(1)金線。金線應用(yòng)最廣泛,工藝最成熟,但價格(gé)昂貴,導致LED的封裝成本過高。
(2)銅(tóng)線(xiàn)。銅線代替金絲具有廉價、散熱(rè)效果(guǒ)好,焊線過程中金屬間化合物生長數度慢等優(yōu)點 。缺點是銅存(cún)在(zài)易氧化、硬度高及應變強度高等。尤其(qí)在鍵(jiàn)合銅燒球工藝的加熱環境下,銅表麵極易氧化,形(xíng)成的氧化膜降低(dī)了銅線的鍵(jiàn)合性(xìng)能,這對實際(jì)生產過程中的工藝控製提(tí)出更高的要(yào)求。
(3)鍍鈀銅線。為了(le)防止銅線氧化,鍍鈀鍵合銅絲逐漸受到(dào)封裝界的關注。鍍鈀鍵合銅絲具有機械強度高、硬度適中、焊接成球性好等優點非常適用於高密度、多引腳集成電路封(fēng)裝 。
1.4 膠水
目前,LED顯(xiǎn)示屏器件封裝(zhuāng)的膠水主要包括環氧樹脂和有機矽兩類。
(1)環氧(yǎng)樹脂。環氧樹脂易老化、易受濕、耐熱性能差,且短(duǎn)波光照和高溫下容易變色,在膠質狀態時有一定的毒性,熱(rè)應力與LED不十分匹配,會影響LED的可靠性及壽命(mìng)。所以(yǐ)通常(cháng)會對環氧樹脂進行攻性(xìng)。
(2)有機矽。有機矽相比環氧樹脂具(jù)有較高的性價比、優(yōu)良的絕緣(yuán)性、介電性和(hé)密著性。但缺點是氣(qì)密性較差,易吸潮。所以很(hěn)少被使用在LED顯示屏器件(jiàn)的封裝應用中。
另外,高品質LED顯示屏對顯示效果也提出特別(bié)的要求。有些封裝廠(chǎng)采用添加(jiā)劑的方式來改善膠(jiāo)水的應力,同時達到啞(yǎ)光霧麵的效果。