LED封装工艺中杯内气泡解决方案

1 范围
    LED 是一种可直接将电能转化为可见光的发光器件, 具有工作电压低、 耗电量小、 发光效率高、 光色纯、 结构牢固、 抗冲击、耐振动、性能稳定可靠、 重量轻、 体积小等一系列特性, 这些已被业内所公认。但是产品制作过程中汽泡问题如果没有得到很好地解决或防治, 就会造成产品衰减加快, 从而会表现出 IV降低、 IR 变大、 VF 升高。
 
2 芯片发光原理
   LED 的核心发光部分是由 P 型和 N 型半导体构成的 PN 结芯片, 当 P 型半导体与 N 型半导体形成一个接面时, 此时 P 层和 N 层相互对齐, 且在界面处形成电场, 即存在电位能, 这会使导电带和价电带弯曲。P、 N 半导体导电带的高度落差便是电子流动的能障。将正电压接到 P 型半导体, 负电压接到 N型半导体。此时负电压端的所有能层皆会向上提升,因而破坏原来的 P、 N 平衡状态, 且电子在导电带中流动时所遇到的能障也降低, 因而非常容易流通, 在电路中形成导通状态, 电流也因而急速上升。 在一个适当的顺向电压下, 电子、 空穴分别注入 P、 N 两端后, 便会在 PN 界面区域结合而发光, 即电子由高能量状态回到低能量状态与空穴复合, 将能量以光的形式释放出来。 外部会不断地由 N 侧注入电子, 并由P 侧注入空穴, 使得电子、空穴复合而发光持继进行,这就是发光半导体的发光原理。
 
3 封胶过程
    根据所需的外形形状及发光角度, 选择合适的模条及卡点高度, 同样根据需要选择是否要加 DP及 CP, 将环氧树脂 A、 B 按一定比例进行混合搅拌15min, 并抽真空 15min。将抽好真空的环氧树脂加到全自动封胶机的灌胶漏斗里, 同时在粘胶漏斗里也加上环氧树脂胶水。将邦定好的材料放到封胶机的上料架上, 需要调整好机台的各项参数, 如: 灌胶速度及下胶胶量、举模高度、 粘胶的时间及粘胶的距离、 烤箱各段温度、 喷离模剂的量等, 调好各项参数后就可以生产, 最后将离模出的材料再次在特定的温度里烘烤 6hr, 这样封胶过程就算结束。
 
4 气泡对品质的影响
    LED 会使用在不同的环境中, 不同环境的温度及湿度不同, 加之本身各组成部分的热胀冷缩及内应力的差异, 内部气泡就会不断影响电子传输, 破坏内部结构, 最终使整个发光系统瘫痪, 出现漏电流现象及死灯现象。
 
5 解决杯内气泡的方法
    方法一: 根据支架碗杯大小不同, 调整封胶机台滚轮的转速, 碗杯越深, 滚轮的转速要调得越慢, 同时粘胶的时间要调长, 但要适当, 太长会影响封装速度, 太短会导致胶体粘不满碗杯而产生气泡, 以胶体正好粘满支架碗杯为佳, 如果支架碗杯浅则反之。 同时, 还要调整支架与滚轮的距离, 支架碗杯边沿要正好接触滚轮, 当支架与滚轮的距离过于紧密时, 滚轮在转动时会磨掉支架的镀层而产生杂物, 当支架与滚轮的距离过于疏松时就会因为个别支架有轻微变形而粘不到胶, 产生杯内气泡, 所以各参数及机械部分要调整到恰到好处。这些都需要作业人员或维修人员在每次换机种时去调整, 但有些工厂每天要换很多机种, 这就要求调整人员责任感要特别强, 但对一般工厂来说, 这种方法都不会做到不出问题, 因为人总会有疏忽的时候, 但这种方法比较经济。
    方法二: 此方法不需要过频地调整参数及机械部分, 但却需要一定的成本, 就是在夹支架部分装一个加热棒, 因为支架加热时会使胶体变稀而加快流速, 从而沿支架碗杯边缘快速流下, 将杯内的气泡挤出。但夹支架部分周围有气缸及很多气管, 所以需要加热棒只可以给夹支架部分加热, 而不可加热其它部件。这就要求在夹支架部分周围加上绝热体, 防止损坏其它部件, 这样一来改装就有一定难度, 同时也加大了成本, 有些公司会因为费用过高而不愿采用。
    方法三: 之所以会在粘胶部分产生杯内气泡, 是因为, 当支架碗杯过深时, 加之胶体有一定粘度, 胶体来不及从支架碗杯边沿流向支架杯底, 支架碗杯就已经被粘满, 将部分空气堵在杯里而形成杯内气泡。可以想像, 如果能让粘胶轮在支架上粘胶 0.3s马上离开 3.5s , 再过去粘胶 2.5s , 将支架碗杯粘满就不会产生杯内气泡, 这是为什么呢? 因为第一次粘胶 0.3s 是为了让少量胶体先从支架碗杯边沿慢慢流下, 将支架杯底的空气挤出, 使支架碗杯变浅, 从而排除杯底过深使空气排不出来的这种因素: 第二次粘胶 2.5s 将支架碗杯粘满, 这样就解决了碗内气泡的问题, 只需要更改一下封胶机的软件就可以了。