LED封装技术在光电工程实践教学中的应用[2]

　　4 创建LED封装实习基地

　　4.1 封装实习平台搭建

　　全自动化LED封装生产线要求自动化程度高，定位准确，适合大规模批量生产，但造价昂贵。目前一套LED封装生产线一般在几百万人民币以上，并不适合学校实习教学。手动LED封装线与自动LED封装线的工艺流程相同，因此作为LED封装工艺实习教学的内容，我们购置手动LED封装设备。一套完整LED封装线的基本组成包括以下主要设备：翻晶机、扩晶机、精密点胶机、含显微镜的刺晶座、金丝球焊机、LED灌胶机、气动起模机、沾胶机、真空箱、真空泵、光电烤箱、液压冲床、LED电脑检测仪等。同时对实习场地采用防静电处理，使同学了解有关半导体操作工艺对现场环境的要求。

　　实习中采用常规(φ5mm型LED封装，它是将边长约0.25ram的正方形管芯粘结或烧结在引线架上，管芯的正极通过球形接触点与金丝键合为内引线与一条管脚相连，负极通过固晶胶和引线架的另一管脚相连，然后其顶部用环氧树脂包封。在教学中要求每位同学完成点胶、固晶、焊线、灌胶、测试等环节的实践活动。

　　4.2 实习中LED封装材料性能与选择

　　封装材料是影响LED性能的主要因素之一，常规LED封装材料主要包括支架、固晶胶、芯片、荧光粉、配粉胶等。

　　支架主要有铜支架、铁支架和铝支架。铜支架导热、导电性能好，价格较高。而铁支架的导热、导电性能相对较差，易生锈，但价格便宜。普通小功率LED封装常用的是铝支架。LED常用的固晶胶主要有银浆和绝缘胶等。银浆的导热性好，可以延长LED寿命，但银浆对光的吸收比较大，导致光效下降很多，同样条件下，用银浆固晶与用绝缘胶固晶相比，初始光通量会相差较多。对于双电极的蓝光芯片，在用银浆固晶时，对胶量的控制也很严格，否则容易造成短路。使用绝缘胶，由于导热性差，LED的寿命较低，但光效较高，点胶控制也没银浆那么严格。

　　传统封装的超高亮度白光LED的配粉胶一般采用环氧树脂或硅胶。硅胶配粉的白光LED的寿命明显比环氧树脂的长很多，原因之一是用硅胶和环氧树脂配粉的封装工艺不一样，硅胶烘烤温度较低，时间较短，对芯片的损伤也小;另外，硅胶比环氧树脂更具弹性，更能对芯片起到保护作用。

　　LED封装实习中选用常用的直插型铝支架，固晶胶选用导热性较好的银浆，采用环氧树脂作为实习用的配粉胶。

　　4.3 编写实习教材

　　如何合理设计和安排实习内容来提高学生实践和创新能力是近年来我们下力气探索的内容。遵循的主要原则是强化学生基本能力的掌握，实习内容紧跟LED封装行业的技术主流，通过对当今LED封装前沿技术的介绍引导学生追踪封装技术的最新进展。为此，不断完善和更新实习内容，并先后对实习教材进行了2次修订。实习内容具有以下特点：

　　(1)基础性学生在此之前从未接触过大小只有几百微米的半导体芯片，LED封装设备及封装材料的大部分都是第一次接触，实习首先在熟悉设备及耗材的基础上，注重基础理论知识与生产实际相结合的实践过程，注重LED封装工艺流程的掌握，培养学生实际操作能力、分析解决问题的能力。

　　(2)系统性在LED产业链接中，LED封装只是产业链中的一个环节，希望通过LED封装实习，使同学们对LED衬底晶片及衬底生产，LED芯片设计及制造生产，LED封装与测试、LED终端产品的开发利用整个LED产业有一个系统化的认识。

　　(3)实用性由于实习采用的设备都是LED封装生产上使用的，这种训练对毕业后在LED产业链中企业工作的学生是非常有益处的。

　　4.4 发挥教师主导作用，加强教师队伍建设

　　素质优良且具有创新能力的教师队伍是全面实施创新型人才培养的重要保证。而高校的教师绝大多数都是从学校到学校，很少有人参与LED封装生产建设，所以，实习基地建设就给教师提出了新的课题，实习指导教师参与到封装线的建设，要求实习指导教师投入到LED封装的实践中，对教师的业务素质提高起到了积极的促进作用。在实习前，指导教师应向学生讲明生产实习的目的、内容、计划和实习基地的基本情况，使学生做好充分准备。在实习过程中，对一些工艺过程、现象能从理论上给以解释，从而培养学生综合运用知识分析和解决实际问题的能力。

　　5 实习考核方式的改革

　　实习考核是对学生实习阶段的学习和综合能力的一次量化评定，～般采用书面实习报告或考试的形式进行检查，这种考察方式存在检查手段单一，不能客观公正地反应学生的实习技能和所掌握的知识。由于实习报告存在不同程度的互相抄袭现象，考试较难反映出学生的动手能力。

　　LED封装实习成绩由以下几部分组成：考勤、纪律、学风;LED封装实习产品的成品率;实习期间的综合表现;实习报告。考勤和LED封装实习产品的成品率在实习成绩的量化上是非常客观的，实习期间的综合表现注重学生解决实际问题的能力及实习操作能力，对于有独特见解或有创新思维的学生应给予高分鼓励。实习报告中除要求阐述实习的目的、实习原理外，要求注重LED制造工艺流程、各工序的作用及每个步骤实施中所要注意的事项，重点讨论实验结果。对于在实习报告中提出对LED生产工艺流程中的一些想法(如现有工艺流程的改进、国内外LED的最新技术进展，国内外LED封装的现状等)及对LED封装工艺流程实习建议的同学在此部分给以高分。

　　6 结论

　　通过对专业实践教学的组织方式和管理制度进行富有成效的改革和实践，创建了校内LED封装生产实习基地，2007年在我校光电信息专业的学生实习教学中，要求每位同学完成20个LED的封装，封装的LED合格数与人数关系见图2。

　　图2 封装的LED合格数与人数的关系图

　　共有166位同学完成了整个封装过程，其中完成封装的20个LED中合格数是2个的同学共有31位，LED合格数低于5个的同学是102位，平均合格率为25.99%，如此低的合格率说明LED封装实习不太可能在LED生产厂家进行。

　　实习中同学们用自己的双手在显微镜下操作大小只有几百微米的LED芯片，亲身体验LED封装生产的工艺过程，完成了LED封装实习，测试中看到自己封装的LED发出明亮的光线，情不自禁发出开心的笑声。从实习情况来看，效果十分明显。

　　该实习基地在满足本校学生使用的情况下，2007年同时向浙江大学城市学院光电专业的学生开放。今后我们将继续从更深层次深化LED封装实习的改革，不断探索，进一步完善LED封装实习的模式，更好地培养学生的综合能力，为学生毕业后的工作奠定扎实的实践基础。

编辑：Cedar