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LED顯示屏SMD封裝不可不說的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於 LED 器件的成本降低。LED 封裝質量的好壞對 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,嚴格的可靠性標準也是檢驗高品質 LED 器件的關鍵。

  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越來越高。本文就高品質 LED 顯示屏器件封裝實際經驗,探討實現高品質 LED 顯示屏器件的關鍵技術。


LED顯示屏 SMD封裝 不可不說的1、2、3、4

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  1 LED 顯示屏器件封裝的現狀

  SMD(Surface Mounted Devices) 指表麵貼裝型封裝結構 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,下麵文中所提及的 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、鍵合線和封裝膠等。下麵從封裝材料方麵來介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 LED 的可靠性、出光等性能起到關鍵作用。

  (2)支架的生產工藝。PLCC 支架生產工藝主要包括金屬料帶衝切、電鍍、PPA(聚鄰苯二酰胺)注塑、折彎、五麵立體噴墨等工序。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,在過高溫回流爐後縫隙會變大,從而導致水汽很容易沿著金屬通道進入器件內部從而影響可靠性 。

  為提高AG亚游官方网站产品可靠性以滿足高端市場需求的高品質的 LED 顯示器件,部分封裝成廠改進了支架的結構設計,如佛山市國星光電股份有限公司采用先進的防水結構設計、折彎拉伸等方法來延長支架的水汽進入路徑,同時在支架內部增加防水槽、防水台階、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AG亚游官方网站产品可靠性,目前已經大範圍應用於戶外 LED 顯示屏AG亚游官方网站产品中。通過SAM(Scanning Acoustic Microscope)測試折彎結構設計的 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AG亚游官方网站产品氣密性更好,如圖 2 所示。


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  1.2 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,同時也帶來了一係列的可靠性問題。LED藍綠芯片的結構如圖 3 所示。


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  由圖 3 可知,隨著尺寸的縮小,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質量,容易在封裝過程和使用過程中導致金球脫離甚至電極自身脫離,最終失效。同時,兩個 pad 間的距離 a 也會縮小,這樣會使得電極處電流密度的過度增大,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高、亮度不均勻、容易漏電、掉電極、甚至發光效率低等問題,最終導致 LED 顯示屏可靠性降低。

  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,起著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包括金線、銅線、鍍鈀銅線以及合金線等。

  (1)金線。金線應用最廣泛,工藝最成熟,但價格昂貴,導致 LED 的封裝成本過高。

  (2)銅線。銅線代替金絲具有廉價、散熱效果好,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、硬度高及應變強度高等。尤其在鍵合銅燒球工藝的加熱環境下,銅表麵極易氧化,形成的氧化膜降低了銅線的鍵合性能,這對實際生產過程中的工藝控製提出更高的要求。

  (3)鍍鈀銅線。為了防止銅線氧化,鍍鈀鍵合銅絲逐漸受到封裝界的關注。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。

  (2)有機矽。有機矽相比環氧樹脂具有較高的性價比、優良的絕緣性、介電性和密著性。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,同時達到啞光霧麵的效果。

來自:慧聰LED屏網

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