镀银工艺在SMD-LED的封装中的优势与应用 |
| 2013-07-25 11:10 作者：许振军 宋晓明 来源：硅谷网-《硅谷》杂志 HV： 编辑： 【搜索试试】
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主要阐述的是使用镀银板产品的结构优势与在其产品实际当中的应用。通过对银板与普通板生产的产品对比分析，可以看出镀银工艺对产品亮度特性有大幅度提升，是一种实现高亮度产品的有效改进方法。
1采用银基板SMD_LED的目的
随着人们生活水平的提高，消费类电子产品已然深入人心，人们对产品的要求也越来越高，尤其是对于一些灯光效果，如空调，冰箱，LED液晶电视，display等产品，对人眼视觉效果要求也进一步提升，这就需要提升LED灯光显色效果，SMD_LED银基板产品不但可以提升背光显示亮度，还可降低成本，更加容易调制出各种颜色要求的产品，而且绿色环保。
2SMD_LED银基板产品的原理与基本结构
银基板白光发光原理与PLCC支架类产品发光原理相似，除了发光角度有区别外，都是通过底部银基材来做镜面反光原理，增加正向光线的出光效率，但是PLCC支架类产品尺寸往往太大，不能使用在客户需要精小的设备仪器上，尤其是在家电和掌上电子类产品上的应用大受制约。而新研发的镀银PCB超高亮白光贴片发光二极管，产品尺寸最小可以达到1.6mm*0.8mm*0.4mm，目前银板白光在市场上极少，很多厂商都还处于试样阶段，技术还不成熟，而本团队生产的银基板白光已能正常量产，经客户使用，产品性能完成符合要求，很好地满足客户的各种需求。
该产品的主要优势在与以下几点：
优势一：
从产品结构上（图1）分析采用日本三菱BT覆铜板作银基板PCB的基材，BT树脂是一种热固型树脂，是由Bismaleimide及TrigzineResinmonomer二者反应聚合而成。BT树脂通常和环氧树脂混合而制成基板。其Tg点高达180℃，耐热性非常好。并且吸湿强度低，可以避免CAF爆米花现象（因湿气与冷热冲击引起）。图3
其PCB基本结构（图2）与制作流程（图3）为：
图1图2
其镀银PCB制作流程不同于一般PCB制作流程，除了像传统的一样控制铜、镍的厚度外，还要特别注意控制银层度，其厚度与金层厚完全有差，因为wirebonding时，金层与本身属于金材质的导线比较容易融合，而银的话就要考虑其表面本身的硬度，是否仍能很好地与金导线结合，拉力强度依旧能满足要求。进过大量的试验，终于研发出一种经过特殊控制后的银基板，wirebonding的拉力都能达到8g以上，产品性能优异，并且使用银层PCB基板还大大降低了物料成本。在客户端使用过锡时，还可以增加吃锡能力，提高焊接可靠性（因锡膏主要成份为锡、银等焊接材料）。
优势二：
1）传统的镀金PCB基板，只能靠芯片的本身亮度提升来产品的亮度，但芯片亮度，达到一定值后，上升的空间小而缓慢。白光是激发荧光粉发出的光线，它属于法向光线，芯片侧头光部分反而会被金层吸收，未能完全激发，造成亮度偏低。银PCB就不一样，它像一面镜子一样可以增加光的反射率（包括侧头光部分），如同支架类产品都是用银镀层。相同的芯片亮度分别用银生产与金生产，亮度就会差30%~50%。如图比较结果
LED（mcd） 1# #2 #3 4# 5#
传统 780 761 773 752 755
银板 1067 1065 1057 1054 1061
增长率% 36.8% 39.9% 36.7% 40.1% 40.5%
2）一般选用BT时，要选较白的材质，这样可以增加反光效率，但也容易造成PCB差异性的黄化，所以我司在考虑了以上两种情况下，选用合适的三菱BT规格，降低BT烘烤后变黄机率，加大BT反射率。
3）采用特殊的绝缘胶固晶，传统的一种普通环氧绝缘胶虽可以增加出光效果，但经过烘烤后，发现还是会存在黄化现象，影响芯片发光反射效果；通过多种试验，发现硅树脂绝缘胶可以较好避免黄化，且导热效果优于环氧，但因硅胶与外壳封装的环氧树脂膨胀系数不同，易造成晶片与基板脱离，从而导致焊线脱离或导热失效。而我司选取的经改进后的美国环氧胶水在烘烤后完全透明，看似晶片与PCB间无胶，且粘接强度可靠，导热效果较好，并可以适当提高出光效率。
4）采用银背金高反射的发光芯片。传统的蓝光芯片是蓝宝石衬底，底部没有像单电极芯片一样有背金。我司采用在芯片底部再镀了一层银，也就是蓝宝石衬底加镀银层，这样既可以增加芯片本身的反射率，又可以与同样是银基板的PCB更好的结合，加大散热能力。让镀银芯片与镀银基板两者双管齐下，更好的发挥银的作用。
5）随着产品的亮度提高，客户对色度的要求也变得同样重要。由于目前各生产厂家生产的白光都是属于混合光，从视觉角度看都会或多或少折射出其它色系光带。而我司改进后的白光，在色度区分上同样作了重大改进，减小了目测色差的问题。一般厂家在色度区分上都是通过选取X/Y的区块来测试分档，这样的色差只能符合一般客户.而对于白光颜色区分还有与其它很多项参数有关，如色温CCT，芯片波峰波长λP，光谱带宽等。但因测试机分BIN等级限定，很多参数都不能一一测试。所以我司采取：①控制批量芯片波峰波长规格，调整荧光粉波长范围；②在测试时除了将X/Y的区块缩小外，还增加了波峰波长λP测试项目。通过与普通测试的产品比较，色差有了明显的改善，较好地满足了客户需求。
优势三：
制程控制中，焊线站需控制加热板温度，经多次试验，保持在120~160℃之间，最为适宜。因为绝缘胶烘烤温度在160℃，温度太高，会导致胶体软化，造成芯片松动，影响打线；温度设得太低，会影响到金线与银层结合界面的结合强度。虽然银基板比金更容易氧化，保存条件也非常苛刻，并且要求生产时需将PCB保存在氮柜中。但是只要严格控制环境温湿度保持在一定范围，并在生产时，向一线操作员工加强宣导产品性能要求，这些不利因素影响程度，基本可以消除。
通过以上各项物料与制程的相互配合，其可靠性完全符合测试要求，亮度衰减比普通白光衰减小，比较如图5。
如图5
2总结
小而精的产品会在未来生活中越来越常见，相信随着银PCB基板在贴片发光二极管白光领域的应用，成熟，必将在LED行业中掀起一场变革。应用领域的厂家如背光板、数码管等都在追求低成本，高效率的产品，而银的优势，不管是在成本上，还是在产品性能上，却好能符合客户现阶段需求。只有掌握了产品的结构与制程控制，才能走在行业的前列，才能让自己的产品一走在市场的前端。 |
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