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於LED器件的成本降低。LED封(fēng)裝質量的(de)好壞對LED顯示屏的質量影響較大。封裝可靠性的關鍵包括芯片材料的選擇、封裝材料的選擇及工藝管控。另外(wài),嚴格的可(kě)靠性標準(zhǔn)也是檢驗高品質LED器(qì)件的關鍵。LED顯示屏表貼封裝有什麽特點?
隨著LED顯示(shì)屏逐漸向著高端(duān)市場的滲透,對LED顯示屏器件的品質要求(qiú)也越來越(yuè)高。本文就高品質LED顯(xiǎn)示(shì)屏器件封裝實際經驗,探討(tǎo)實現高品質LED顯示屏器件的關鍵(jiàn)技術。
1 LED顯示屏器件(jiàn)封裝的現狀
SMD(Surface Mounted Devices) 指表麵貼裝型封裝(zhuāng)結構 LED,主要有 PCB 板結(jié)構的 LED(ChipLED)和 PLCC 結構(gòu)的 LED(TOP LED)。本文主要研究 TOP LED,下麵文中所提及的 SMD LED 均指(zhǐ)的是 TOP LED。
LED顯示屏器件封裝所用的主要材料組成包括(kuò)支架、芯片、固晶膠、鍵合線和(hé)封裝膠(jiāo)等。下麵從封裝材料方麵來介紹目前(qián)國內的一(yī)些基本發展現狀。
1.1 LED支架
(1)支架的作用。PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)支(zhī)架是 SMD LED 器(qì)件的載體,對 LED 的可靠(kào)性、出光等(děng)性(xìng)能起到關(guān)鍵作用。
(2)支架的生產工藝。PLCC 支架生產工藝(yì)主要包括金屬料(liào)帶衝切、電鍍、PPA(聚鄰苯二(èr)酰胺)注塑、折彎、五麵(miàn)立體噴墨等工(gōng)序。其中,電鍍、金屬基板、塑膠材料等占據了支架(jià)的(de)主要成本。
(3)支架的(de)結構改進設計。PLCC 支架由於 PPA 和金屬結合是物理結合,在過高溫回流爐(lú)後縫隙會(huì)變大,從而(ér)導致水汽很容易沿著金屬通道進入器件內部從而影響(xiǎng)可(kě)靠性 。
為提高產品可(kě)靠性以滿足高端市場需求的(de)高品質的(de)LED顯示屏器件(jiàn),部分封(fēng)裝成廠改進了支架的結構設計,如拓升光電采用先進的防水結構設計、折彎拉伸等方法來延(yán)長支架的水汽(qì)進(jìn)入路徑,同時在支架內部增加防水槽、防水台階(jiē)、放水孔等(děng)多重防水的措施 。該設計不僅節省了封(fēng)裝成本,還提高了產品可(kě)靠性,目前已經大範圍應用於戶外LED顯示屏產品(pǐn)中。通過SAM(Scanning Acoustic Microscope)測試折彎結構(gòu)設計的 LED 支架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品氣密性更好
1.2 芯片
LED芯片是LED器件的核心,其(qí)可靠性決定了LED器件乃至 LED顯示屏的壽命、發光性能等。LED芯片的成本占LED器件總成本也是最大的。隨著成本的降低,LED芯片尺寸切割越來越小,同時也帶來了(le)一係列的可靠性問題。
1.3 鍵合線
鍵合線是LED封裝的關鍵材料之一,它的功能是實現芯片與引腳的電連接,起(qǐ)著芯片與外界的電流導入和導出的作用。LED器件封裝常用(yòng)鍵合線包括金線、銅線、鍍鈀銅線以及合金線等。
(1)金線。金線(xiàn)應用最廣泛,工藝最成熟,但價格昂貴,導(dǎo)致LED的(de)封裝成本過(guò)高(gāo)。
(2)銅(tóng)線。銅線代替金絲具有廉價(jià)、散熱(rè)效果好,焊線過程中金屬間化合物生長數度慢等優點 。缺點是銅存在易氧化、硬度高(gāo)及應變(biàn)強度高等(děng)。尤其在鍵合銅燒球工藝的加熱環境下,銅表麵極易氧化,形成的氧化膜(mó)降低了(le)銅線的鍵合性能(néng),這對實際生(shēng)產過程中的工藝控製提出更高的要求(qiú)。
(3)鍍鈀銅線。為了防止銅線氧化,鍍鈀鍵(jiàn)合銅絲逐漸受到封裝(zhuāng)界的關注。鍍鈀鍵合銅絲具有機械強度高、硬度適中、焊接(jiē)成(chéng)球性好等優點非常適用於高密度、多引腳集成電路封裝 。
1.4 膠水
目前,LED顯示屏器件封裝的膠水主要包括環氧樹脂和有機(jī)矽兩類。
(1)環氧樹脂。環氧樹脂易老化、易受濕、耐熱性能差,且短波光照和(hé)高溫下容易變色,在膠質狀態時有一定的毒性,熱應力與LED不十分匹配,會影響LED的可靠性及壽命。所以通常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有較高的性價比、優良(liáng)的絕緣性、介電性和密(mì)著性。但缺點是氣密性較差,易吸潮。所以很少被使用在LED顯示屏器件(jiàn)的封裝應用(yòng)中。
另外,高(gāo)品質LED顯示屏對顯示效果也提出特別的要求。有些封裝廠采用添加劑的方式來改善膠水的應力,同(tóng)時達到(dào)啞光霧麵的效果。