什么因素影響了LED封裝的可靠性？

LED設備占LED顯示器成本的約40%~70%，LED顯示器的成本大幅下降是因為LED設備的成本下降了。 LED封裝品質的好壞對LED顯示器的品質有很大影響。封裝可靠性的關鍵在于芯片材料的選擇、封裝材料的選擇和過程限制。 隨著LED顯示屏進入高端市場，對LED顯示屏的質量要求也越來越高。

LED顯示器元器件封裝常用的關鍵原材料構成包含支撐架、集成ic、固晶膠、鍵合線和封裝膠等。SMD(Surface Mounted Devices)指表層貼片型封裝構造LED，關鍵有PCB板結構的LED(ChipLED)和PLCC構造的LED(TOP LED)。

文中關鍵科學研究TOP LED，下面中常談及的SMD LED均指的是TOP LED。下邊從封裝原材料層面來詳細介紹現階段中國的一些基礎發展趨勢現況。

LED支架

(1)托架的作用。 PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier )支架是SMD LED設備的載體，在LED的可靠性、光等性能上發揮著重要的作用。

(2)支架生產技術。 PLCC支架的生產技術主要包括金屬材料帶的沖裁、電鍍、PPA (聚鄰苯二甲酰胺)的注射、折曲、五面立體噴墨等工藝。 其中，電鍍、金屬基板、塑料材料等占支架的主要成本。

(3)支架的結構改進設計。 由于PLCC支架的PPA與金屬的結合是物理性的結合，因此通過高溫回流爐后間隙變大，水蒸氣容易沿著金屬通路進入設備內部，影響可靠性。

為提高產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，如南京市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、防水臺階、放水孔等多重防水的措施。

該設計不僅節約了封裝成本，還提高了產品的可靠性，現在已廣泛應用于室外led顯示器產品中。

通過SAM(Scanning Acoustic Microscope )對彎曲結構設計的LED支架封裝后和正常支架的氣密性進行了測量，結果表明采用彎曲結構設計的產品氣密性更好。

芯片

LED芯片是LED器件的核心，其可靠性決定LED器件乃至LED顯示器的壽命、發光性能等。 LED芯片的成本占據了LED設備的總成本。 隨著成本的降低，LED芯片的尺寸變小，同時也帶來了一系列的 可靠性問題。

隨著尺寸的縮小，p電極和n電極的pad也縮小，電極pad的縮小直接影響焊線的質量，在封裝工藝和使用中金球容易脫落，電極本身也容易脫落，最終發生故障。

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。

鍵合線

鍵合引線是LED封裝的重要材料之一，其功能實現了芯片與引線的電連接，起著芯片與外部電流導入和導出的作用。 LED器件封裝中常用的鍵合引線有金線、銅線、鍍鈀銅線、合金線等。

(1)金線。金線應用廣泛，工藝成熟，但價格昂貴，導致LED的封裝成本過高。

(2)銅線。 銅線具有代替金線廉價、散熱效果好、焊接過程中金屬間化合物生長數慢等優點。 缺點是銅的存在容易氧化，硬度高，應變強度高等。特別是在接合銅燒球工藝的加熱環境下，銅表面容易氧化，形成的氧化膜降低了銅線的接合性能，對實際生產過程中的工藝控制提出了更高的要求。

(3)鍍鈀銅線。 為了防止銅線氧化，鍍鈀銅線在封裝界備受矚目。 鍍鈀銅線具有機械強度高、硬度適中、焊球性好等優點，非常適用于高密度、多引腳集成電路封裝。

膠水

目前，LED顯示器器件封裝的膠粘劑主要包括環氧樹脂和硅酮兩種。

(1)環氧樹脂。 環氧樹脂易老化，易受潮濕，耐熱性差，短波長光和高溫易變色，膠質狀態有毒，熱應力和LED不充分匹配，影響LED的可靠性和壽命。 常常攻擊環氧樹脂。

(2)有機硅。 有機硅比環氧樹脂性價比高，絕緣性、介電性、密合性好。 但缺點是氣密性差，容易吸濕。 因此，LED顯示設備上的封裝應用程序不常使用。

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，同時達到啞光霧面的效果。

無外觀破壞及標記損壞在IPA溶劑中浸泡5±0.5分鐘，室溫下干燥5分鐘，然后擦拭10次。

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