点胶机知识：点胶针头的选择方法
一、四条准则：
小点——小号针头，低压力，短时间
大点——大号针头，较大压力，较长时间
浓胶——斜式针头，较大压力，依需要设定时间
水性液体——小号针头，较小压力，依需要设定时间
二、需要特殊设定的流体
瞬间胶：对水性瞬间胶使用安全式活塞及 Teflon 内衬金属针头，对浓稠性瞬间胶，则使用锥形斜式针头，若需挠性则使用 PP 针头。
UV 胶：使用琥珀色针筒，白色活塞及斜式针头（可遮紫外线）若使用其他种类针头，请向我司订做可遮紫外线之针头。
光固化胶：使用黑色不透明针筒，白色活塞，可遮紫外线之针头。
厌氧胶：使用 10CC 针筒及白色 PE 通用活塞。
密封胶及膏状流体：若使用白色活塞反弹严重时，请改用安全式活式，使用斜式针头。
中国LED封装技术与国外的差异
一、概述
LED 产业链总体分为上、中、下游,分别是LED外延芯片、LED封装及LED应用。作为LED产业链中承上启下的LED封装,在整个产业链中起着无可比拟的重要作用。基于LED器件的各类应用产品大量使用LED器件,如大型LED显示屏 、液晶显示器的LED背光源 、LED照明 灯具、LED交通灯和汽车灯等,LED器件在应用产品总成本上占了40%至70%,且LED应用产品的各项性能往往70%以上由LED器件的性能决定。
中国是LED封装大国,据估计全世界80%数量的LED器件封装集中在中国,分布在各类美资、台资、港资、内资封装企业。
在过去的五年里,外资LED封装企业不断内迁大陆,内资封装企业不断成长发展,技术不断成熟和创新。在中低端LED器件封装领域,中国LED封装企业的市场占有率较高,在高端LED器件封装领域,部分中国企业有较大突破。随着工艺技术的不断成熟和品牌信誉的积累,中国LED封装企业必将在中国这个LED应用大国里扮演重要和主导的角色。
下面从LED封装产业链的各个环节来阐述这些差异。
二、封装生产及测试设备差异
LED主要封装生产设备包括固晶机、焊线机、封胶机、分光分色机、点胶机、智能烤箱等。五年前,LED自动封装设备基本是国外品牌的天下,主要来自欧洲和台湾,中国只有少量半自动固晶、焊线设备的供应。在过去的五年里,中国的LED生产设备 制造业有了长足的发展,如今自动固晶机、自动封胶机、分光分色机、自动点胶机、智能烤箱等均有厂家供应,具有不错的性价比。
LED主要测试设备包括IS标准仪、光电综合测试仪、TG点测试仪、积分球流明测试仪、荧光粉 测试仪等及冷热冲击、高温高湿等可靠性试验设备。除标准仪主要来自德国和美国外,其它设备目前均有国产厂家生产供应。
目前中国LED封装企业中,处于规模前列的LED封装企业均拥有世界最先进的封装设备,这是后发优势所决定的。就硬件水平来说,中国规模以上的LED封装企业是世界上最先进的。当然,一些更高层次的测试分析设备还有待进一步配备。
因此,中国在封装设备硬件上已具备世界领先水平,具备先进封装技术和工艺发展的基础。
三、LED芯片 差异
目前中国大陆的LED芯片企业约有十家左右,起步较晚,规模不够大,最大的LED芯片企业年产值约3个亿人民币,每家平均年产值在1至2个亿。
这两年中国大陆的LED芯片企业发展速度较快,技术水平提升也很快,中小尺寸芯片(指15mil以下)已能基本满足国内封装企业的需求,大尺寸芯片(指功率型W级芯片)还需进口,主要来自美国和台湾企业,不过大尺寸芯片只有在LED进入通用照明 后才能大批量应用。
LED封装器件的性能在50%程度上取决于LED芯片,LED芯片的核心指标包括亮度、波长、失效率、抗静电能力、衰减等。目前国内LED封装企业的中小尺寸芯片多数选用国产品牌,这些国产品牌的芯片性能与国外品牌差距较小,具有良好的性价比,亦能满足绝大部分LED应用企业的需求。尤其是部分芯片品牌的性能已与国外品牌相当,通过封装工艺技术的配合,已能满足很多高端应用领域的需求。
四、封装辅助材料差异
封装辅助材料包括支架 、金线、环氧树脂、硅胶、模条等。辅助材料是LED器件综合性能表现的一个重要基础,辅助材料的好坏可以决定LED器件的失效率、衰减率、光学性能、能耗等。
目前中国大陆的封装辅助材料供应链已较完善,大部分材料已能在大陆生产供应。但高性能的环氧树脂和硅胶以进口居多,这两类材料主要要求耐高温、耐UV、优异折射率及良好膨胀系数等。
随着全球一体化的进程,中国LED封装企业已能应用到世界上最新和最好的封装辅助材料。
五、封装设计差异
LED的封装形式主要有支架式LED、表贴式LED及功率型LED三大主类。
LED的封装设计包括外形结构设计、散热设计、光学设计、材料匹配设计、参数设计等。
支架式LED的设计已相对成熟,目前主要在衰减寿命、光学匹配、失效率等方面可进一步上台阶。
贴片式LED的设计尤其是顶部发光TOP型SMD处在不断发展之中,封装支架尺寸、封装结构设计、材料选择、光学设计、散热设计等不断创新,具有广阔的技术潜力。
功率型LED的设计则是一片新天地。由于功率型大尺寸芯片制造还处于发展之中,使得功率型LED的结构、光学、材料、参数设计也处于发展之中,不断有新型的设计出现。
中国的LED封装设计是建立在国外及台湾已有设计基础上的改进和创新。设计需依赖良好的电脑设计工具、良好的测试设备及良好的可靠性试验设备,更需依据先进的设计思路和产品领悟力。目前中国的LED封装设计水平还与国外行业巨头有一定差距,这也与中国LED行业缺乏规模龙头企业有关,缺乏有组织、有计划的规模性的研发设计投入。
六、封装工艺差异
LED封装工艺同样是非常重要的环节。例如固晶机的胶量控制,焊线机的焊线温度和压力,烤箱的温度、时间及温度曲线,封胶机的气泡和卡位管控等等,均是重点工艺控制点。即使是芯片质量好、辅材匹配好、设计优异、设备精度高,如果是工艺不正确或管控不严,就会最终影响LED的可靠性、衰减、光学特性等。
随着中国LED封装企业这几年的快速发展,LED封装工艺已经上升到一个较好的水平,尤其是一些高端需求如大型LED显示屏、广色域液晶背光源等,中国的LED优秀封装企业已能满足其需求,先进封装工艺生产出来的LED已接近国际同类产品水平。
七、LED器件性能差异
LED器件的性能指标主要表现在如下六方面：
①亮度或流明值；②光衰；③失效率；④光效；⑤一致性；⑥光学分布特性
1、亮度或流明值
由于小芯片(15mil以下)已可在国内芯片企业大规模量产(尽管有部分外延片来自进口),小芯片亮度已与国外最高亮度产品接近,其亮度要求已能满足95%的LED应用需求,而封装器件的亮度90%程度上取决于芯片亮度。
中大尺寸芯片(24mil以上)目前绝大部分依赖进口,每瓦流明值取决于所采购芯片的流明值,封装环节对流明值的影响只有10%.
2、光衰
一般研究认为,光衰与芯片关联度不大,与封装材料与工艺关联度最大。影响光衰的封装材料主要有固晶底胶、荧光胶、外封胶等,影响光衰的封装工艺主要有各工序的烘烤温度和时间及材料匹配等。
目前,中国LED封装工艺经过多年的发展和积累,已有较好的基础,在光衰的控制上已与国外一些产品匹敌。
3、失效率
失效率与芯片质量、封装辅助材料、生产工艺、设计水平和管理水平相关。
LED失效主要表现为死灯、光衰过大、波长或色温漂移过大等。根据LED器件的不同用途要求,其失效率也有不同的要求。例如指示灯用途LED可以为1000PPM(3000小时)；照明用途LED为500PPM(3000小时)；彩色显示屏用途LED为50PPM(3000小时)。
中国封装企业的LED失效率整体水平有待提高。可喜的是,少量中国优秀封装企业的失效率已达到世界水平。
4、光效
LED光效90%取决于芯片的发光效率。中国LED封装企业对封装环节的光效提高技术也有大量研究。
如果中国在大尺寸瓦级芯片的研发生产上取得突破及量产,将会极大促进功率型封装器件光效的提高。
5、一致性
LED的一致性包括波长一致性、亮度一致性、色温一致性、衰减一致性等。
前三项一致性是可以通过投料工艺控制和分光分色机筛选达到的。前三项水平来说,中国LED封装技术与国外一致。
角度一致性往往难以分选出来,需通过优化设计、物料机械精度控制、生产制程严格控制来达到。例如,LED全彩显示屏用途的红、绿、蓝三种椭圆形LED的角度一致性控制非常重要,决定性地影响LED全彩显示屏的色彩品质,成为LED器件的一项高端技术。
衰减一致性也与物料控制和工艺控制有关,包括不同颜色LED的衰减一致性和同一颜色LED的衰减一致性。
一致性的研究是LED封装技术的一个重要课题。
中国部分LED封装企业在LED一致性方面的技术已与国际接轨。
6、光学分布特性
LED是一个发光器件。对于很多LED应用用途来说,LED的光形分布是一个重要指标,决定了应用产品二次光学的设计基础,也直接影响了LED应用产品的视觉效果。
例如,LED户外显示屏使用的LED椭圆形透镜设计能够使显示屏在角度变化时亮度变化平稳并有较大视角,符合人的视觉习惯。又如,LED路灯的光学要求,使得LED的一次光学设计和路灯的二次光学设计必须匹配,达到最佳路面光斑和最佳发光效率。
通过计算机光学模拟软件来进行设计开发是常用的手段。中国LED封装企业在积极迎头赶上,与国外技术的差距在缩小。
八、结论
随着中国成为全世界的LED封装大国,中国的LED封装技术在快速发展和进步,与世界顶尖封装技术的差距在缩小,并且局部产品有超越。
我们需要加大在LED封装技术研究领域方面的研发投入,企业和政府均应引起重视。其实我们中国LED封装技术与国外的差距主要在研发投入的差距。随着中国国力的增长,我们相信中国会成为LED封装强国
随着中国LED封装企业这几年的快速发展,LED封装工艺已经上升到一个较好的水平,尤其是一些高端需求如大型LED显示屏、广色域液晶背光源等,中国的LED优秀封装企业已能满足其需求,先进封装工艺生产出来的LED已接近国际同类产品水平。
七、LED器件性能差异
LED器件的性能指标主要表现在如下六方面：
①亮度或流明值；②光衰；③失效率；④光效；⑤一致性；⑥光学分布特性
1、亮度或流明值
由于小芯片(15mil以下)已可在国内芯片企业大规模量产(尽管有部分外延片来自进口),小芯片亮度已与国外最高亮度产品接近,其亮度要求已能满足95%的LED应用需求,而封装器件的亮度90%程度上取决于芯片亮度。
中大尺寸芯片(24mil以上)目前绝大部分依赖进口,每瓦流明值取决于所采购芯片的流明值,封装环节对流明值的影响只有10%.
2、光衰
一般研究认为,光衰与芯片关联度不大,与封装材料与工艺关联度最大。影响光衰的封装材料主要有固晶底胶、荧光胶、外封胶等,影响光衰的封装工艺主要有各工序的烘烤温度和时间及材料匹配等。
目前,中国LED封装工艺经过多年的发展和积累,已有较好的基础,在光衰的控制上已与国外一些产品匹敌。
3、失效率
失效率与芯片质量、封装辅助材料、生产工艺、设计水平和管理水平相关。
LED失效主要表现为死灯、光衰过大、波长或色温漂移过大等。根据LED器件的不同用途要求,其失效率也有不同的要求。例如指示灯用途LED可以为1000PPM(3000小时)；照明用途LED为500PPM(3000小时)；彩色显示屏用途LED为50PPM(3000小时)。
中国封装企业的LED失效率整体水平有待提高。可喜的是,少量中国优秀封装企业的失效率已达到世界水平。
4、光效
LED光效90%取决于芯片的发光效率。中国LED封装企业对封装环节的光效提高技术也有大量研究。
如果中国在大尺寸瓦级芯片的研发生产上取得突破及量产,将会极大促进功率型封装器件光效的提高。
5、一致性
LED的一致性包括波长一致性、亮度一致性、色温一致性、衰减一致性等。
前三项一致性是可以通过投料工艺控制和分光分色机筛选达到的。前三项水平来说,中国LED封装技术与国外一致。
角度一致性往往难以分选出来,需通过优化设计、物料机械精度控制、生产制程严格控制来达到。例如,LED全彩显示屏用途的红、绿、蓝三种椭圆形LED的角度一致性控制非常重要,决定性地影响LED全彩显示屏的色彩品质,成为LED器件的一项高端技术。
衰减一致性也与物料控制和工艺控制有关,包括不同颜色LED的衰减一致性和同一颜色LED的衰减一致性。
一致性的研究是LED封装技术的一个重要课题。
中国部分LED封装企业在LED一致性方面的技术已与国际接轨。
6、光学分布特性
LED是一个发光器件。对于很多LED应用用途来说,LED的光形分布是一个重要指标,决定了应用产品二次光学的设计基础,也直接影响了LED应用产品的视觉效果。
例如,LED户外显示屏使用的LED椭圆形透镜设计能够使显示屏在角度变化时亮度变化平稳并有较大视角,符合人的视觉习惯。又如,LED路灯的光学要求,使得LED的一次光学设计和路灯的二次光学设计必须匹配,达到最佳路面光斑和最佳发光效率。
通过计算机光学模拟软件来进行设计开发是常用的手段。中国LED封装企业在积极迎头赶上,与国外技术的差距在缩小。
八、结论
随着中国成为全世界的LED封装大国,中国的LED封装技术在快速发展和进步,与世界顶尖封装技术的差距在缩小,并且局部产品有超越。
我们需要加大在LED封装技术研究领域方面的研发投入,企业和政府均应引起重视。其实我们中国LED封装技术与国外的差距主要在研发投入的差距。随着中国国力的增长,我们相信中国会成为LED封装强国
动化流体点胶技术削减生产成本
要严肃评估是否需要改进流体点胶流程的时机,是在客户和生产人员有如下要求的时候：零件质量更高、零件种类更丰富、零件成本更低、废料更少、备件更少、维护更少、单位零件所需人工更少、每小时完成的产品更多。以上的每一种需要都可以通过使用特定等级的流体点胶和自动化技术加以解决。如果流体点胶流程在应用技术规模上能有所提高，生产结果就会得到改进，而迟迟不加以改变会使得成本居高不下，导致业务损失。这其中的公式非常简单：变化等于变化。
生产升级的机会包括从手动到半自动点胶或从半自动点胶到固定机器手臂点胶。手动点胶使用匣式点胶枪和手动流体阀点胶。半自动方式由操作员控制流体计量机器。机械臂点胶系统包括手动装料固定部分及自动传送部分。升级点胶技术通常会增加固定资产成本，但会降低生产和配件成本。
评估投资回报率
对加工中使用新点胶设备的投资回报进行评估，根据当前加工设备成本和新加工设备成本，计算单件节约率和每年节约率。当你了解了每一个成本要素使用新的选项以后能省下多少、能在多大程度上改进生产后，你会发现结果是惊人的。新点胶系统理想的回报期为6到12个月。
在手工点胶应用中确定每个操作员能处理多少种不同零件很重要，而在自动化流体点胶系统中，确定每个系统能处理多少种不同零件同样很重要。例如，升级到固定式机械臂点胶系统时，计算每个固定装置可以处理多少种需要流体点胶的部件，每个部件需要多少种流体胶，可以将多少种结合使用。固定装置设计时可以设计为能拿起多个不同的零件，每一个零件都可以使用自己的流体点胶程序。在一些情况下，可以让同一个机械臂将两种流体涂到同一个零件上，这样可以显著改进流程效率、降低流程成本。
解决问题
在一个案例中，经评估后，制造商选择手动装料机械臂自动化点胶，用以封装、密封电子组件。他们的目标是改善零件质量、增加每小时完成的产品数量。每一个部分需要使用两种不同原料点胶三次。因此设计了三个机械臂自动装置，每一个装置有自己的点胶系统，由同一个来源供应。公司购买了一个小型六轴机械臂，点胶设备供应商设计了机械臂自动化装置，并将整个系统集成起来，最后设定了机械臂的点胶路径。这种手工装料机械臂自动化设计提供了最精确的流体量和点胶路径，又以最低单件成本满足了生产速度的要求。
另外一个制造商希望使用同一种粘结剂将某个电子组件和金属盖板在两个不同的步骤中点胶。并希望从手动点胶升级，提高生产速度并将粘结剂均匀准确地涂到电子元件上上，减少废品，削减质保成本。公司选择让点胶设备厂商完全设计整个系统，包括机械臂、手动双装料单点胶固定装置、计量-混合点胶系统、集成、工具安装、点胶路径设定等。这种设计使用一套机器人自动化系统，能将两个零件快速粘结起来，从而显著降低了成本。
又一个制造商希望在电子线圈封装操作中从手动升级到 自动点胶系统。公司希望成本低，填充量需要精确，而且可以用于多种不同大小的零件，所有零件为批量加工、单独封装。该流程需要流体流速精确，以避免在线圈中产生空隙，降低废品成本和质保问题。设计时采用了定容式计量-混合点胶系统及电控一体化旋转工作台装置。操作员装上零件加工设备，在加工设备中装上线圈组，脚踏启动计量-混合点胶流程。旋转工作台以正确的速度旋转，点胶系统在零件中注入选定数量的流体。旋转工作台停止后，卸下零件。这种半自动结构使用喷嘴定位、精确流速控制、零件的旋转力度以及机器控制流体体积，保证了线圈高质量封装，降低了产品缺陷。 下一步：明确点胶事项和生产流程要求。联系有经验的点胶设备供应商，这个供应商应该能提供专业的设计、手动装料机械臂自动化装置、系统集成和机械臂点胶路径设定编程。现在就征询建议开始工作，改进生产点胶流程吧。 |
