LED顯示屏表貼燈珠的1、2、3、4

　　LED 器件占 LED 顯示屏成本約 40%～70%，LED 顯示屏成本的大幅下降得益于 LED 器件的成本降低。LED 封裝質(zhì)量的好壞對 LED 顯示屏的質(zhì)量影響較大。封裝可靠性的關(guān)鍵包括芯片材料的選擇、封裝材料的選擇及工藝管控。另外，嚴格的可靠性標準也是檢驗高品質(zhì) LED 器件的關(guān)鍵。

　　隨著(zhù) LED 顯示屏逐漸向著(zhù)高端市場(chǎng)的滲透，對 LED 顯示屏器件的品質(zhì)要求也越來(lái)越高。本文就高品質(zhì) LED 顯示屏器件封裝實(shí)際經(jīng)驗，探討實(shí)現高品質(zhì) LED 顯示屏器件的關(guān)鍵技術(shù)。

　　優(yōu)質(zhì)LED顯示屏

　　LED 顯示屏器件封裝的現狀

　　SMD(Surface Mounted Devices) 指表面貼裝型封裝結構 LED，主要有 PCB 板結構的 LED(ChipLED)和 PLCC 結構的 LED(TOP LED)。本文主要研究 TOP LED，下面文中所提及的 SMD LED 均指的是 TOP LED。

　　LED 顯示屏器件封裝所用的主要材料組成包括支架、芯片、固晶膠、鍵合線(xiàn)和封裝膠等。下面從封裝材料方面來(lái)介紹目前國內的一些基本發(fā)展現狀。

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　　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 LED 的可靠性、出光等性能起到關(guān)鍵作用。

　　(2)  支架的生產(chǎn)工藝。PLCC 支架生產(chǎn)工藝主要包括金屬料帶沖切、電鍍、PPA(聚鄰苯二酰胺)注塑、折彎、五面立體噴墨等工序。其中，電鍍、金屬基板、塑膠材料等占據了支架的主要成本。

　　(3)  支架的結構改進(jìn)設計。PLCC 支架由于 PPA 和金屬結合是物理結合，在過(guò)高溫回流爐后縫隙會(huì )變大，從而導致水汽很容易沿著(zhù)金屬通道進(jìn)入器件內部從而影響可靠性 。

　　為提高產(chǎn)品可靠性以滿(mǎn)足高端市場(chǎng)需求的高品質(zhì)的 LED 顯示器件，部分封裝成廠(chǎng)改進(jìn)了支架的結構設計，如佛山市國星光電股份有限公司采用先進(jìn)的防水結構設計、折彎拉伸等方法來(lái)延長(cháng)支架的水汽進(jìn)入路徑，同時(shí)在支架內部增加防水槽、防水臺階、放水孔等多重防水的措施 ，如圖 1 所示。該設計不僅節省了封裝成本，還提高了產(chǎn)品可靠性，目前已經(jīng)大范圍應用于戶(hù)外 LED 顯示屏產(chǎn)品中。通過(guò)SAM(Scanning Acoustic Microscope)測試折彎結構設計的 LED 支架封裝后和正常支架的氣密性，結果可以發(fā)現采用折彎結構設計的產(chǎn)品氣密性更好，如圖 2 所示。

優(yōu)質(zhì)LED顯示屏158-1558-9234

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　　芯片

　　LED 芯片是 LED 器件的核心，其可靠性決定了 LED 器件乃至 LED 顯示屏的壽命、發(fā)光性能等。LED 芯片的成本占LED 器件總成本也是最大的。隨著(zhù)成本的降低，LED 芯片尺寸切割越來(lái)越小，同時(shí)也帶來(lái)了一系列的可靠性問(wèn)題。LED藍綠芯片的結構如圖 3 所示。

　　由圖 3 可知，隨著(zhù)尺寸的縮小，P 電極和 N 電極的 pad也隨之縮小，電極 pad 的縮小直接影響焊線(xiàn)質(zhì)量，容易在封裝過(guò)程和使用過(guò)程中導致金球脫離甚至電極自身脫離，最終失效。同時(shí)，兩個(gè) pad 間的距離 a 也會(huì )縮小，這樣會(huì )使得電極處電流密度的過(guò)度增大，電流在電極處局部聚集，而分布不均勻的電流嚴重影響了芯片的性能，使得芯片出現局部溫度過(guò)高、亮度不均勻、容易漏電、掉電極、甚至發(fā)光效率低等問(wèn)題，最終導致 LED 顯示屏可靠性降低。

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　　鍵合線(xiàn)

　　鍵合線(xiàn)是 LED 封裝的關(guān)鍵材料之一，它的功能是實(shí)現芯片與引腳的電連接，起著(zhù)芯片與外界的電流導入和導出的作用。LED 器件封裝常用鍵合線(xiàn)包括金線(xiàn)、銅線(xiàn)、鍍鈀銅線(xiàn)以及合金線(xiàn)等。

　　(1)  金線(xiàn)。金線(xiàn)應用最廣泛，工藝最成熟，但價(jià)格昂貴，導致 LED 的封裝成本過(guò)高。

　　(2)  銅線(xiàn)。銅線(xiàn)代替金絲具有廉價(jià)、散熱效果好，焊線(xiàn)過(guò)程中金屬間化合物生長(cháng)數度慢等優(yōu)點(diǎn) 。缺點(diǎn)是銅存在易氧化、硬度高及應變強度高等。尤其在鍵合銅燒球工藝的加熱環(huán)境下，銅表面極易氧化，形成的氧化膜降低了銅線(xiàn)的鍵合性能，這對實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的工藝控制提出更高的要求。

　　(3)  鍍鈀銅線(xiàn)。為了防止銅線(xiàn)氧化，鍍鈀鍵合銅絲逐漸受到封裝界的關(guān)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(yōu)點(diǎn)非常適用于高密度、多引腳集成電路封裝 。

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　　膠水

　　目前，LED 顯示屏器件封裝的膠水主要包括環(huán)氧樹(shù)脂和有機硅兩類(lèi)。

　　(1)  環(huán)氧樹(shù)脂。環(huán)氧樹(shù)脂易老化、易受濕、耐熱性能差，且短波光照和高溫下容易變色，在膠質(zhì)狀態(tài)時(shí)有一定的毒性，熱應力與 LED 不十分匹配，會(huì )影響 LED 的可靠性及壽命。所以通常會(huì )對環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行攻性。

　　(2)  有機硅。有機硅相比環(huán)氧樹(shù)脂具有較高的性?xún)r(jià)比、優(yōu)良的絕緣性、介電性和密著(zhù)性。但缺點(diǎn)是氣密性較差，易吸潮。所以很少被使用在 LED 顯示屏器件的封裝應用中。

　　另外，高品質(zhì) LED 顯示屏對顯示效果也提出特別的要求。有些封裝廠(chǎng)采用添加劑的方式來(lái)改善膠水的應力，同時(shí)達到啞光霧面的效果。