新版LED支架射出成型过程介绍.pdf

發光二極體射出導線架
生生产产产流程介流程介绍
一.LED支架的发展历程

在LED工業的供應鏈中，最被大家所忽略的就是
射出導線架了。它的正式名稱是捲軸式埋入射出
導線架(Reel-to-ReelInsertMoldedLead
Frame)，俗稱“射出支架”。

在LED封裝廠上游的供應鏈中，晶片、支架與封
裝材是最重要的三大原物料，也是LED封裝廠最
主要的成本來源。

LED的化合物半導體磊晶片(Compound
Semiconductor)早在20年前筆者就讀於研究所
時，就是當時最熱門的學術研究題目之一。經歷
了多年的研究發展，並且成功地被產業化，引領
了台灣上中下游LED工業的蓬勃發展。
封裝材(Encapsulant)則主要被國外廠商所
壟斷，但亦是多家供應。目前有少數的台
灣化工廠在研發中。
射出支架在早期主要由日商供應，最近幾
年因台灣封裝廠大量設立而成立許多的射
出支架廠。由於擁有“固態照明”(SolidState
Lighting;SSL)的“節能”題材，與LED相關
的工業在台灣乃變得炙手可熱。
二.廠房的設立

無論是沖壓機、射出機或是切折機都牽涉到“震動”(Vibration)
的問題，而必須考慮樓板“結構強度”。

通常沖壓機與切折機建議放置在沒有地下室的一樓。樓板結
構強度資料可向廠商或公司總務詢問。

另外LED射出支架廠的廠房最好是要有潔淨室。這是因為空
氣中的塵粒在LED工業的製程中影響甚鉅。雖不致於如半導
體工業的嚴格要求，但是Class100,00的工作環境是要有
的。

台灣這幾年由於IC與TFT-LCD產業的發達，帶動了整個價
值供應鏈。其中之一就是發包設計無塵室的工程供應包商，
應不難找到。另外工作環境的恆溫恆溼、工作人員的無塵衣
鞋、人員與物品進出口的設計、生產線流程動向等均應詳細
規劃。
三.設備的選擇

1.射出機:
A.机台锁模力至少40吨以上,但也不能太大.
B.要有较高的射速,因PPA的流动性非常好.
C.要有稳定的控制系统,以保证产品的稳定性.

2.螺桿:长径比在1:18-22左右.

3.附屬設備:如干燥机等.
四.塑膠材料

大部份的讀者可能都知道，塑膠可以分為熱塑性
塑膠(Thermoplastics)與熱固性塑膠
(Thermosets)。而熱塑性塑膠又分為結晶性
(Crystalline)與非結晶性(Amorphous)塑膠。

LED的射出支架所使用的塑膠，是一種結晶性、
耐高溫的尼龍塑膠，這是因為封裝後的LED支架
必需在265°C、10秒下被表面焊接(Surface
Mount)在電路板上，而且必需能耐熱，因此一般
的塑膠是無法承受此高溫的。
而大功率發光二極體(PowerLED)所使用的
鏡片(Lens)則是一種透明的、非結晶性的聚
碳酸酯塑膠(Polycarbonate;PC)。
在第一代大功率發光二極體的製程中，由
於不需要經過自動化的高溫焊錫爐，因此
PC做的鏡片功能可以勝任。
但是在第二代大功率發光二極體的製程
中，則需要耐高溫、透明的熱固性塑膠或
矽膠(Silicon)，用以經過自動化的高溫焊錫
爐。
LED的射出支架所使用的塑膠，主要供應
商Solvay的PPA，以及其它的次要供應廠
商。這些特用級的工程塑膠主要是高温尼
龍。
它們的特性是可滿足高耐熱變形溫度(Heat
DeflectionTemperature;HDT)、高模溫
(MoldTemperature)與乾燥(Drying)的要
求。這幾點在後續的加工製程上會詳細描
述。
五.LED的射出支架製程

SMDLED可分為LeadFrameType以及
PCBType二種。導線架SMDLED的製造
流程圖如圖二所示。

SMDLED射出導線架製造流程圖
1.原物料

對於LED的射出支架廠而言，原物料佔生產成本的
主要部份包括沖壓金屬、電鍍金屬與射出的塑膠。

這幾年原物料價格飛漲，射出支架廠與國外為主的
原物料供應商幾乎完全沒有議價的空間。而在另一
頭LED封裝廠則定期的要求降價。這二者大大壓縮
了射出支架廠的利潤空間。

唯有提高良率才能免於賠錢。有生產數量的優勢，
也才有議價的空間。
2.沖壓製程

絕大部份的LED金屬導線架均是使用銅合金
(CopperAlloy)，例如A-194。而IC的金屬導線架
則是使用鐵合金，例如A-42。

主要是因為A-42較不易形成氧化層，同時熱膨脹係
數只有4.5ppm/°C，與晶片的熱膨脹係數2.3~2.6
ppm/°C較接近。

但是由於環氧樹脂的熱膨脹係數高達16~20
ppm/°C，與A-194的熱膨脹係數17~18ppm/°C相
吻合，A-194可以降低塑膠與金屬介面之間的熱機
械應力(Ther