1、發(fā)光二極管LED芯片引線是采用金球熱超聲鍵合工藝，即利用熱能、壓力、超聲將芯片電極和支架上的鍵合區(qū)利用AU線對(duì)應(yīng)鍵合起來(lái)，完成產(chǎn)品內(nèi)、外引線的連接工作。
2、技術(shù)要求
2.1鍵合位置及焊點(diǎn)形狀要求 (1)、鍵合*焊點(diǎn)金球不能有1/4以上在芯片電極之外，不能觸及P型層與N型層分界線，如圖1所示為GaAs單電極芯片焊線金球合格與不合格對(duì)比圖片。
(2)、第二焊點(diǎn)不得超出支架鍵合小區(qū)范圍，如圖2所示。
(3)、*焊點(diǎn)球徑A約是絲徑Ф的3.5倍左右，球形變均勻良好，絲與球同心；第二焊點(diǎn)形狀如楔形，其寬度D約是絲徑Ф的4倍左右，球型厚度H為Ф的0.6-0.8倍。金球根部不能有明顯的損傷或變細(xì)的現(xiàn)象，第二焊點(diǎn)楔形處不能有明顯裂紋。
(4)、鍵合后其他表觀要求：無(wú)多余焊絲、無(wú)掉片、無(wú)損壞芯片、無(wú)壓傷電極.芯片表面不能有因鍵合而造成的金屬熔渣、斷絲和其他不能排除的污染物。拱絲無(wú)短路，無(wú)塌絲，無(wú)勾絲。
2.2拉力測(cè)試
拉力測(cè)試被廣泛用在熱超聲焊線中，它是一種破壞性的測(cè)試，能夠測(cè)試出zui薄弱的斷點(diǎn)，測(cè)試點(diǎn)和拱絲的特點(diǎn)直接影響測(cè)量數(shù)值大小。LED行業(yè)鍵合金線拉力及斷點(diǎn)位置要求一般為：拉線時(shí)*點(diǎn)金球不能與電極之間脫開(kāi)，第二點(diǎn)楔形不能與支架鍵合區(qū)脫開(kāi)，即此時(shí)不論拉力F為何值都判定不合格；如從其它點(diǎn)斷開(kāi)，金絲直徑Ф25um拉力值F>5g為合格，金絲直徑Ф32um拉力值F>7g為合格。
3、鍵合工藝條件 3.1鍵合溫度
鍵合溫度能夠幫助移除表面污染物，如潮汽，油，水蒸汽等；增加分子的活躍程度有利于合金的形成。但是過(guò)高的溫度不僅會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的氧化物影響鍵合質(zhì)量，并且由于熱應(yīng)力應(yīng)變的影響，圖像監(jiān)測(cè)精度和器件的可靠性也隨之下降。在實(shí)際工藝中，溫控系統(tǒng)都會(huì)添加預(yù)熱區(qū)、冷卻區(qū)，提高控制的穩(wěn)定性。目前LED芯片鍵合機(jī)臺(tái)(以Eagle60型號(hào)為例)鍵合溫度一般設(shè)置在180-250℃。
3.2鍵合機(jī)臺(tái)壓力/功率
超聲功率使焊線和焊接面松軟，產(chǎn)生熱能，形成分子相互嵌合合金，改變球形尺寸。超聲功率對(duì)鍵合質(zhì)量和外觀影響zui大，因?yàn)樗鼘?duì)鍵合球的變形起主導(dǎo)作用。過(guò)小的功率會(huì)導(dǎo)致過(guò)窄、未成形的鍵合或尾絲翹起；過(guò)大的功率導(dǎo)致根部斷裂、鍵合塌陷或焊盤破裂。
超聲功率和鍵合壓力是相互關(guān)聯(lián)的參數(shù)，增大超聲功率通常需要增大鍵合力使超聲能量通過(guò)鍵合工具更多的傳遞到鍵合點(diǎn)處。因此在生產(chǎn)過(guò)程中設(shè)置鍵合機(jī)臺(tái)壓力和功率參數(shù)時(shí)，需要將兩者密切綜合考良，根據(jù)機(jī)臺(tái)型號(hào)以及生產(chǎn)工藝中遇到的實(shí)際情況進(jìn)行靈活設(shè)置，努力尋找到的搭配組合。
3.3鍵合時(shí)間是指控制超聲能量作用的時(shí)間，通常LED芯片鍵合機(jī)臺(tái)(以Eagle60型號(hào)為例)時(shí)間設(shè)置在8-20ms。一般來(lái)說(shuō)，太短的焊線時(shí)間無(wú)法形成良好的合金，焊線時(shí)間過(guò)長(zhǎng)是導(dǎo)致拉力不良或芯片電極損傷的原因。鍵合時(shí)間越長(zhǎng)，引線球吸收的能量越多，鍵合點(diǎn)的直徑就越大，界面強(qiáng)度增加而頸部強(qiáng)度降低，會(huì)使鍵合點(diǎn)超出焊盤邊界并且導(dǎo)致空洞生成概率增大。因此設(shè)置合適的鍵合時(shí)間也顯得尤為重要。
4、鍵合工具與原材料
4.1劈刀鍵合劈刀的選擇和使用磨損狀況對(duì)于焊點(diǎn)的質(zhì)量有著重要影響，劈刀壽命一般為200萬(wàn)點(diǎn)。隨著劈刀的使用焊點(diǎn)數(shù)的增加，劈刀磨損也越來(lái)越嚴(yán)重，圖7為新劈刀從開(kāi)始使用到3500K焊點(diǎn)的外觀磨損變化對(duì)比圖片。而隨著劈刀的磨損，其焊點(diǎn)的質(zhì)量也逐漸變差，為*、二焊點(diǎn)外觀狀況隨劈刀焊接點(diǎn)數(shù)增加的變化對(duì)比圖片。
4.2金絲 作為一個(gè)重要的原材料必須具備有幾個(gè)重要的特性：良好的機(jī)械性能和導(dǎo)電性能，合適的破斷力，選擇正確的尺寸，表面清潔無(wú)污染無(wú)損傷。目前LED封裝行業(yè)金線直徑大多選擇1mil或1.25mil，純度為99.99%，延伸率一般為2%-8%，斷裂負(fù)荷一般要求：1mil金絲大于10g，1.25mil金絲大于16g。
太軟的金絲會(huì)導(dǎo)致以下不良：(1)拱絲下垂；(2)球形不穩(wěn)定；(3)球頸部容易收縮；(4)金線易斷裂。
太硬的金絲會(huì)導(dǎo)致以下不良：(1)將芯片電極或外延打出坑洞；(2)金球頸部斷裂； (3)形成合金困難；(4)拱絲弧線控制困難。
4.3引線支架質(zhì)量對(duì)焊點(diǎn)的影響
(1)一般影響第二焊點(diǎn)；
(2)表面不平整容易導(dǎo)致焊接過(guò)程中能量損失，焊點(diǎn)不對(duì)稱；
(3)電鍍質(zhì)量不良導(dǎo)致黏結(jié)性變差，直接體現(xiàn)在焊接后拉力不良等；
(4)表面不良(潔凈度、氧化)，當(dāng)焊線的幾個(gè)參數(shù)無(wú)法破壞表面污染層將影響焊線質(zhì)量。
4.4芯片電極對(duì)焊點(diǎn)的影響
(1)芯片電極本身蒸鍍不牢靠，導(dǎo)致焊線后電極脫落或損傷。
(2)芯片電極本身可焊性差，會(huì)導(dǎo)致焊球虛焊。
(3)芯片電極表面臟污，如裝架的膠，其他物體接觸芯片表面；芯片存儲(chǔ)不當(dāng)導(dǎo)致電極表面氧化等等。由于金屬熔球與焊盤的尺寸都很小，因此對(duì)鍵合表面的清潔狀況非常敏感，鍵合表面的輕微污染都可能導(dǎo)致兩者間的金屬原子擴(kuò)散不能進(jìn)行，造成失效或虛焊。
5、結(jié)束語(yǔ), 鍵合工藝是LED封裝業(yè)zui重要zui關(guān)鍵的工藝技術(shù)，影響到封裝成品的電性能以及可靠性。本文介紹了鍵合焊線和焊球的質(zhì)量管控標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)影響鍵合質(zhì)量的鍵合時(shí)間、壓力、功率等參數(shù)做了介紹，另外還闡述了劈刀、金線等工具和原材料對(duì)鍵合質(zhì)量的影響。
