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      浅谈LED封装技术

       LED是发光二极体( Light Emitting Diode, LED)的简称,也被称作发光二极体,这种半导体元件一般是作为指示灯、显示板,它不但能够高效率地直接将电能转化为光能,而且拥有最长达数万小时~10 万小时的使用寿命,同时具备不若传统灯泡易碎,并能省电等优点。 但是,无论何种LED都需要针对不同类型设计合理的封装形式,因为只有封装好的才能成为终端产品,才能投入实际应用。 1.为什麼要对LED进行封装? LED封装的作用是将外引线连接到LED芯片的电极上,不但可以保护LED芯片,而且起到提高发光效率的作用。所以LED封装不仅仅只是完成输出电信号,更重要的是保护管芯正常工作,输出可见光的功能。可见LED封装既有电参数,又有光参数的设计及技术要求,并不是一项简单的工作。 2.LED封装设备 由于LED封装要求较高,因此,无论是直插LED或贴片LED,都必须使用具有高精度的固晶机,因为LED芯片放入封装的位置是否精确,将直接影响整件封装器件发光效率。如果芯片在反射杯内的位置有所偏差,光线不能被完全反射出来,直接影响LED的光亮度。但是,用一部具有先进的PR System(预先图像辨识系统)固晶机,不论引线框架的品质差别,仍然可以将LED芯片精确地焊接于预定位置上。 3.LED封装形式 根据不同的应用场合、不同的外形尺寸、散热方案和发光效果。LED封装形式多种多样。目前,LED按封装形式分类主要有Lamp-LED、TOP-LED、Side-LED、SMD-LED、High-Power-LED、Flip Chip-LED等 Lamp-LED(垂直LED) Lamp-LED早期出现的是直插LED,它的封装采用灌封的形式。灌封的过程是先在LED成型模腔内注入液态环氧树脂,然后插入压焊好的LED支架,放入烘箱中让环氧树脂固化后,将LED从模腔中脱离出即成型。由于制造工艺相对简单、成本低,有着较高的市场佔有率。 SMD-LED(表面黏着LED) 贴片LED是贴于线路板表面的,适合SMT加工,可回流焊,很好地解决了亮度、视角、平整度、可靠性、一致性等问题,采用了更轻的PCB板和反射层材料,改进后去掉了直插LED较重的碳钢材料引脚,使显示反射层需要填充的环氧树脂更少,目的是缩小尺寸,降低重量。这样,表面贴装LED可轻易地将产品重量减轻一半,最终使应用更加完美。 Side-LED(侧发光LED) 目前,LED封装的另一个重点便侧面发光封装。如果想使用LED当LCD(液晶显示器)的背光光源,那麼LED的侧面发光需与表面发光相同,才能使LCD背光发光均匀。虽然使用导线架的设计,也可以达到侧面发光的目的,但是散热效果不好。不过,Lumileds公司发明反射镜的设计,将表面发光的LED,利用反射镜原理来发成侧光,成功的将高功率LED应用在大尺寸LCD背光模组上。 TOP-LED(顶部发光LED) 顶部发光LED是比较常见的贴片式发光二极体。主要应用于多功能超薄手机和PDA中的背光和状态指示灯。 High-Power-LED(高功率LED) 为了获得高功率、高亮度的LED光源,厂商们在LED芯片及封装设计方面向大功率方向发展。目前,能承受数W功率的LED封装已出现。比如Norlux系列大功率LED的封装结构为六角形铝板作底座(使其不导电)的多芯片组合,底座直径31.75mm,发光区位于其中心部位,直径约(0.375×25.4)mm,可容纳40只LED管芯,铝板同时作为热沉。这种封装采用常规管芯高密度组合封装,发光效率高,热阻低,在大电流下有较高的光输出功率,也是一种有发展前景的LED固体光源。 可见,功率型LED的热特性直接影响到LED的工作温度、发光效率、发光波长、使用寿命等,因此,对功率型LED芯片的封装设计、制造技术显得更加重要。 Flip Chip-LED(覆晶LED) LED覆晶封装结构是在PCB基本上制有复数个穿孔,该基板的一侧的每个穿孔处都设有两个不同区域且互为开路的导电材质,并且该导电材质是平铺于基板的表面上,有复数个未经封装的LED芯片放置于具有导电材质的一侧的每个穿孔处,单一LED芯片的正极与负极接点是利用锡球分别与基板表面上的导电材质连结,且于复数个LED芯片面向穿孔的一侧的表面皆点着有透明材质的封胶,该封胶是呈一半球体的形状位于各个穿孔处。属于倒装焊结构发光二极体。 结语 按固体发光物理学原理,LED的发光效能近似100%,因此,LED被誉为21世纪新光源,有望成为继白炽灯、萤光灯、高强度气体放电灯之后的第四代光源。展望未来,厂商必将把大功率、高亮度LED放在突出发展位置。LED产业链中的衬底、外延、芯片、封装、应用需共同发展,多方互动培植,而封装是产业链中承上啟下部分,需要大家极大地关注与重视。