面向高性能led封装的气动喷射阀喷胶性能分析

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1、万方数据硕士学位论文第一章绪论1绪论1．1本章引言上个世纪中叶，以硅材料为基础发展起来的半导体技术引发了微电子产业的技术革命，并引领我们人类社会迈进了信息时代。本世纪初，半导体材料在发光芯片领域的突破引起了照明产业革命，这场革命的起始点是以高功率发光二极管(Light．EmittingDiode，LED)为光源的半导体照明技术[1]【2】oLED与传统的光源不同，它具有节能、环保、体积小、寿命长、可靠性高等突出优点，被公认为第四代照明光源，是本世纪最有前景的高新技术之一【3】[4]。因此掌握高性能LED的制造技术关系到我国能否抢占战略制高点。高性能LED制造链长，技术密集，位于

2、制造链中游的芯片封装是关系到产品质量的一个重要环节，而芯片点胶又是LED芯片封装中的一个道重要工序。提升高性能LED的点胶品质对于提升产品性能、降低成本有着巨大的作用【l。6]。在同样的亮度下，与白炽灯相比较，采用白光LED照明可节电800／o～90％；而与荧光灯相比较，也能节电50％左右⋯11。而且LED芯片的寿命理论上可高达lO万小时，是白炽灯寿命的30倍，也是荧光灯寿命的10倍左右。我国是能源消耗大国，因此发展LED照明技术具有重要的节能减排意义。高性能LED芯片被认为是未来照明产业发展必然的方向。目前，国内LED批量制造水平的光效约1101m／W，国际批量水平的光效约1

3、60】m／W，相关研究机构与厂家未来几年内的追求目标是2201m／W以上[8】[10]。但是LED制造产业链长、学科交叉广、技术含量高，在制造中形成的缺陷以及缺陷演变扩展导致的失效成为高性能LED制造中的瓶颈问题。对于面向2201m／W及以上的高性能、高可靠、高性能、低成本LED的制造，现有技术难以满足要求，许多关键制造技术和装备难关有待攻克【12][13]。本章首先简单介绍一下高性能照明用LED制造产业，接着阐述了关于中游LED封装的一些基本知识，随后聚焦在封装中点胶工序以及当前在点胶这一环节中存在的问题和困难，最后对本文的研究内容和组织结构做详细的说明。1．2高性能LED芯

4、片的封装与点胶高性能LED芯片的制造环节大致可以分为上游的芯片外延、中游的芯片封装和下游的芯片应用【4][51。LED封装包含了整个中游环节，在高性能LED的制造流程中扮演了承上启下的关键角色。封装是实现LED从芯片走向最终产品所必需的中间环节，它起着保护芯片、万方数据硕士学位论文第一章绪论保证芯片和电路间的电气和机械有效接触、增强芯片强度、提供散热途径等功能，是一道重要的中间工序‘8删㈣。而对于高功率的白光LED，它还具有调节色温和显色性的功能。圈圆圈固甲甲j堕口互巫巫蛋匝亘一二。由圉1-lLED制造产业链条川高性能LED封装的工艺品质直接影响着器件的质量。理论上来讲，在理想

5、条件下LED可以工作长达十万小时而不会出现失效。但实际情况是LED芯片对环境非常敏感，各种不良的环境因素等都会对芯片的性能造成严重的影响。因而发展先进的封装工艺对于实现LED芯片长久可靠的工作至关重要。1．2．1高性能LED芯片的封装形式与工艺流程LED封装方法、材料、结构和工艺的选择主要由芯片结构、电气与机械特性、应用场合、使用环境、经济成本等因素决定。LED封装先后经历了支架式封装、贴片式封装、功率型LED封装等发展阶段鲫”。早期的LED芯片由于尺寸小、功率低、功能单一等特性．对于封装技术的要求比较低，在封装形式上一般采用引脚直插式封装，如图1．2所示。嗣铲’图1五引脚直插

6、式LED封装这种封装形式的优点是在后续的装配较为方便。它与一般的引脚式电子元器件在电路板上的焊接方法一致，可以迅速的应用到各种电子产品中。引脚式封装的环氧树脂聚光透镜能把LED芯片发出的光会聚至轴向方向，使得光束具有很强的指向性。因此，基于此封装的小功率LED一般用于光学指示性产品叫】。一一一一万方数据硕士学位论文第一章绪论功率型照明用LED是未来半导体照明的核心，它有较大的耗散功率，较高的散热量，较高的出光效率以及很长的使用寿命【l圳。因此高性能照明用LED的封装不能简单地套用传统的小功率LED的封装方式，必须在封装结构设计、封装材料及封装设备的选择上重新考虑，研究新型的适用

7、于其本身特性的封装方式。下图是常见的两种高性能照明用LED的封装结构，可以看到随着LED的封装功率逐渐提升，LED芯片的尺寸和封装尺寸也相应增加了，要想获得更高的发光效率和功率，对应的封装尺寸要提升到25平方毫米以上，这对于封装设备及封装工艺都提出了更高的要求，甚至是根本地改变封装工艺。囊也1』圈1—3功率型LED封蓑功率型的LED封装之前先要对苍片检验，随后进行扩片工艺，完毕后对芯片进行固晶操作。晶片固定在特定位置后，使用金丝焊线机将电极连接到LED芯片上作为驱动电流注入的引线啡q。接下来