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LED显示屏表贴封装有什么特点?

日期:2019年03月22日     信息来源:拓升光电
  LED器件占LED显示屏成本约 40%~70%,LED显示屏成本的大幅下降得益于LED器件的成本降低。LED封装质量的好坏对LED显示屏的质量影响较大。封装可靠性的关键包括芯片材料的选择、封装材料的选择及工艺管控。另外,严格的可靠性标准也是检验高品质LED器件的关键。LED显示屏表贴封装有什么特点?
  随着LED显示屏逐渐向着高端市场的渗透,对LED显示屏器件的品质要求也越来越高。本文就高品质LED显示屏器件封装实际经验,探讨实现高品质LED显示屏器件的关键技术。
1 LED显示屏器件封装的现状
  SMD(Surface Mounted Devices) 指表面贴装型封装结构 LED,主要有 PCB 板结构的 LED(ChipLED)和 PLCC 结构的 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显示屏器件封装所用的主要材料组成包括支架、芯片、固晶胶、键合线和封装胶等。下面从封装材料方面来介绍目前国内的一些基本发展现状。
  1.1 LED支架
(1)支架的作用。PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)支架是 SMD LED 器件的载体,对 LED 的可靠性、出光等性能起到关键作用。
(2)支架的生产工艺。PLCC 支架生产工艺主要包括金属料带冲切、电镀、PPA(聚邻苯二酰胺)注塑、折弯、五面立体喷墨等工序。其中,电镀、金属基板、塑胶材料等占据了支架的主要成本。
(3)支架的结构改进设计。PLCC 支架由于 PPA 和金属结合是物理结合,在过高温回流炉后缝隙会变大,从而导致水汽很容易沿着金属通道进入器件内部从而影响可靠性 。
  为提高产品可靠性以满足高端市场需求的高品质的LED显示屏器件,部分封装成厂改进了支架的结构设计,如拓升光电采用先进的防水结构设计、折弯拉伸等方法来延长支架的水汽进入路径,同时在支架内部增加防水槽、防水台阶、放水孔等多重防水的措施 。该设计不仅节省了封装成本,还提高了产品可靠性,目前已经大范围应用于户外LED显示屏产品中。通过SAM(Scanning Acoustic Microscope)测试折弯结构设计的 LED 支架封装后和正常支架的气密性,结果可以发现采用折弯结构设计的产品气密性更好
  1.2 芯片
  LED芯片是LED器件的核心,其可靠性决定了LED器件乃至 LED显示屏的寿命、发光性能等。LED芯片的成本占LED器件总成本也是最大的。随着成本的降低,LED芯片尺寸切割越来越小,同时也带来了一系列的可靠性问题。
  1.3 键合线
  键合线是LED封装的关键材料之一,它的功能是实现芯片与引脚的电连接,起着芯片与外界的电流导入和导出的作用。LED器件封装常用键合线包括金线、铜线、镀钯铜线以及合金线等。
(1)金线。金线应用最广泛,工艺最成熟,但价格昂贵,导致LED的封装成本过高。
(2)铜线。铜线代替金丝具有廉价、散热效果好,焊线过程中金属间化合物生长数度慢等优点 。缺点是铜存在易氧化、硬度高及应变强度高等。尤其在键合铜烧球工艺的加热环境下,铜表面极易氧化,形成的氧化膜降低了铜线的键合性能,这对实际生产过程中的工艺控制提出更高的要求。
(3)镀钯铜线。为了防止铜线氧化,镀钯键合铜丝逐渐受到封装界的关注。镀钯键合铜丝具有机械强度高、硬度适中、焊接成球性好等优点非常适用于高密度、多引脚集成电路封装 。
  1.4 胶水
  目前,LED显示屏器件封装的胶水主要包括环氧树脂和有机硅两类。
(1)环氧树脂。环氧树脂易老化、易受湿、耐热性能差,且短波光照和高温下容易变色,在胶质状态时有一定的毒性,热应力与LED不十分匹配,会影响LED的可靠性及寿命。所以通常会对环氧树脂进行攻性。
(2)有机硅。有机硅相比环氧树脂具有较高的性价比、优良的绝缘性、介电性和密着性。但缺点是气密性较差,易吸潮。所以很少被使用在LED显示屏器件的封装应用中。
  另外,高品质LED显示屏对显示效果也提出特别的要求。有些封装厂采用添加剂的方式来改善胶水的应力,同时达到哑光雾面的效果。
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