在生產(chǎn)LED屏?xí)r，LED顯示器件的成本約占其總體成本的40%～70%，具體取決于LED自身成本的高低以及LED屏的制作成本的不同。現(xiàn)在，LED顯示屏成本的大幅下降主要得益于日漸完善的上游供應(yīng)鏈、LED封裝工藝的成熟所帶來的LED顯示器件生產(chǎn)成本的下降。很顯然，LED封裝質(zhì)量的好壞對LED顯示屏的質(zhì)量有重大影響。LED封裝可靠性的關(guān)鍵在于LED芯片材料的選擇、封裝材料的選擇及工藝管控。此外，嚴格的可靠性標準也是確保高品質(zhì)LED顯示器件的關(guān)鍵。
現(xiàn)如今，隨著LED顯示屏在高端應(yīng)用市場的不斷發(fā)力，LED屏生產(chǎn)廠家對LED顯示器件的品質(zhì)要求也越來越高。下面，我們就來詳細探討一下在LED封裝過程中，實現(xiàn)高品質(zhì)LED顯示器件的一些關(guān)鍵技術(shù)。
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SMD是英文Surface Mounted Devices的縮寫形式，即表面貼裝器件。由此可知,SMD LED是采用表面貼裝型封裝結(jié)構(gòu)的LED。SMD LED主要有PCB板結(jié)構(gòu)的LED，即Chip型LED和PLCC結(jié)構(gòu)的LED，即TOP型LED。下面，我們就以PLCC結(jié)構(gòu)的TOP LED為例，來探討LED封裝對LED屏質(zhì)量的影響。
LED顯示器件封裝所需要用到的主要材料一般包含LED支架、LED芯片、固晶膠、鍵合線和封裝膠等。
LED支架是容納LED芯片并為其提供結(jié)構(gòu)支撐、電氣連接與保護的外殼。
① 支架的作用
PLCC支架全稱為Plastic Leaded Chip Carrier，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(jù)了支架的主要成本。
③ 支架的結(jié)構(gòu)改進設(shè)計
在PLCC支架中，PPA和金屬之間結(jié)合是一種物理結(jié)合，在過高溫回流爐后兩者之間的縫隙會變大，而水汽很容易沿著這些間隙產(chǎn)生的通道侵入到器件內(nèi)部從而影響LED的可靠性。
為了避免出現(xiàn)類型的問題，LED封裝廠家通常會采取一些合理的應(yīng)對措施來預(yù)防類似的問題。例如Kinglight晶臺戶外系列LED顯示器件就采用了拉伸杯、多防水結(jié)構(gòu)等設(shè)計，以提升LED的防水性能。經(jīng)測試表明，拉伸杯可以很好提升LED的氣密性，并可以延長水汽進入器件內(nèi)部的路徑，從而有效降低水汽侵入對產(chǎn)品性能的影響。
Kinglight晶臺戶外LED采用拉伸杯結(jié)構(gòu)以延長水汽進入器件內(nèi)部的通道
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LED芯片是LED器件的核心部件，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。現(xiàn)如今，LED芯片的設(shè)計尺寸越來越小，但同時也帶來了一系列的可靠性問題。
隨著尺寸的縮小，LED芯片上的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的穩(wěn)定性，容易在封裝和使用過程中導(dǎo)致金球脫離甚至電極自身脫離，最終導(dǎo)致LED失效。同時，兩個pad間的距離也會縮小，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(xiàn)局部溫度過高、亮度不均勻、容易漏電、掉電極、甚至發(fā)光效率低等問題，最終導(dǎo)致LED顯示屏可靠性降低。
鍵合線是LED封裝的關(guān)鍵材料之一，它的功能是實現(xiàn)芯片與引腳的電連接，起著芯片與外界的電流導(dǎo)入和導(dǎo)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(yīng)用最廣泛，工藝最成熟，但價格昂貴，導(dǎo)致LED的封裝成本過高。
Kinglight晶臺A系列LED均采用金線以提升電氣連接穩(wěn)定性
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(shù)度慢等優(yōu)點。缺點是銅存在易氧化、硬度高及應(yīng)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的鍵合性能，這對實際生產(chǎn)過程中的工藝控制提出更高的要求。
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(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)點非常適用于高密度、多引腳集成電路封裝。
目前，LED顯示屏器件封裝的膠水主要包括環(huán)氧樹脂和有機硅兩類。
① 環(huán)氧樹脂
環(huán)氧樹脂存在易老化、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)時有一定的毒性，熱應(yīng)力與LED不十分匹配，會影響LED的可靠性及壽命的諸多缺陷。所以，在進行LED封裝時，通常會對環(huán)氧樹脂進行攻性以改良其性能。
② 有機硅
有機硅相比環(huán)氧樹脂具有較高的性價比、優(yōu)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(yīng)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。例如，Kinglight晶臺會采用添加劑的方式來改善膠水的應(yīng)力，同時達到啞光霧面的效果，從而有效減少LED器件內(nèi)部應(yīng)力作用造成的鍵合線斷裂問題，并降低LED器件表面的反光率。
