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    • LED的封裝形式與封裝工藝介紹

    发布者：聯誠發 时间：2021-12-29 15:24 浏览量：5328

    1 LED芯片类型

    LED芯片類型從結構角度上主要分爲三類：水平電極芯片，倒裝芯片和垂直電極芯片。

    如下图1 所示

    2 LED的封装

    封裝是實現LED從芯片走向最終産品所必需的中間環節，封裝的功能在于提供芯片足夠的保護，防止芯片在空氣中長期暴露或機械損傷而失效，以提高芯片的穩定性;；對于LED封裝，還需要具有良好光取出效率和良好的散熱性，好的封裝可以讓LED具備更好的發光效率和散熱環境，進而提升LED的壽命。

    封裝的作用：實現輸入電信號，保護芯片正常工作，輸出可見光的功能。

    3 常用的LED芯片封装形式

    1）引腳式封裝

    2）平面式封裝

    3）表貼封裝

    4）食人魚封裝

    5）功率型封裝

    4 引脚式封装结构

    LED引脚式封装采用引线架作各种封装外型的引脚，是最先研发成功投放市场的封装结构，品种数量繁多，技術成熟度较高，封装内结构与反射层仍在不断改进。

    LED芯片粘結在引線支架上。正極用金線鏈接在一個支架上，負極用金絲連接在支架反射杯子內或者用銀漿直接粘結在支架反射杯內。頂部用環氧樹脂包封，做成圓柱+半球型。環氧樹脂的形狀起到透鏡的作用，控制光束發散角。同時環氧樹脂的折射率起到芯片與空氣的過渡，提高芯片的發光效率，芯片的折射率高，對空氣的全反射角度。鴮Νh氧樹脂，全反射角度增大，可以使得更多的光輸出。

    一般此种LED chip的尺寸是0.25mmX0.25mm，封装后元件的半径是5mm，发光功率1~2 流明，工作电流是20~30mA。传统小晶片LED因为发光功率低，限制了其应用。大部分用在显示或者指示方面。比如仪器的指示灯。

    4.1引腳式封裝的工藝

    5 平面式封装

    平面式封裝就是將多個LED芯片組合封裝成一個平面的結構型封裝。通過LED的適當連接（串聯和並聯）和合適的光學結構，可構成發光顯示器的發光段和發光點，然後由這些發光段和發光點組成各種發光顯示器，如數碼管、“米”字管和矩陣管等。

    以美国Cree公司的Xlamp XP-E产品为例，采用的是一种生产效率更高的封装制造工艺，以陶瓷作为封装基板，产品单元在一片陶瓷基板上，呈平面状，阵列式排布在一起。在每个基板单元上安装芯片，然后在陶瓷基板上封装一层硅胶，并形成所需要的光学透镜结构。其结构包括陶瓷基板，新品，Au线和塑封硅胶等。

    6 表贴封装（SMD）

    表貼式封裝（SMD）是一種新型表貼式封裝。具有體積小、散射角大、發光均勻性好、可靠性高等優點。其發光顔色可以是白光在內的各種顔色，很適合做手機的鍵盤顯示照明，電視機的背光照明，以及需要照明或指示的電子産品，近年來貼片封裝有向大尺寸和高功率的方向發展，一個貼片內封裝三、四個Led芯片，可用于組裝照明産品。

    7 食人鱼封装

    食人魚封裝是正方形的，采用透明樹脂的封裝，因爲它的形狀很像亞馬遜河中的食人魚Piranha，故稱爲食人魚封裝。它有四個引腳，負極處有個缺腳。食人魚是散光型的LED，發光角度大于120度，發光強度很高，而且能承受更大的功率。由于食人魚LED所用的支架是銅制的，面積較大，因此傳熱和散熱快。LED點亮後，PN結産生的熱量很快就可以由支架的四個支腳到出到PCB的銅帶上。

    食人魚封裝步驟

    1）選定食人魚LED的支架

    2）清洗支架

    3）確定支架中沖凹下去碗的形狀大小及深淺

    4）LED芯片固定在支架碗中

    5）烘幹

    6）焊接LED芯片兩級

    7）選用模粒

    8）模粒中灌膠

    9）焊好LED芯片的支架倒放在模粒中

    10）烘幹，脫模，切模

    11）測試和分選

    8 功率型封装

    随着LED芯片输入功率的提高,带来了大的发热量及要求高的出光效率,给LED的封装技術提出了更新更高的要求,使得功率型LED的封装技術成为近年来的研究热点，功率型LED也是未来半导体照明的核心。

    大功率LED封裝设计光，电，热，结构与工艺等方面如图1 所示。具体而言，封装的关键技術包括

    8.1 地热阻封装工艺

    主要包括芯片布置，封装材料选择与工艺，热沉设计等。LED封裝热阻主要包括材料内部热阻和界面热阻。散热基板的作用就是吸收芯片产生的热量，并传导到热沉上，实现与外界的热交换。常用的散热基板材料包括硅，金属（铝，铜）、陶瓷（如Al2O3,AlN,SiC）和符合材料等。封装界面对热阻影响也很大，如果不能正确处理界面就难以获得良好的散热效果。因此，芯片和散热基板间的热界面材料选择十分重要。LED封裝采用低温或者共晶焊料，锡膏或者掺纳米颗粒的导电银胶作为界面材料可以大大降低界面热阻。

    8.2 高取光率封装结构和工艺

    芯片發光輻射産生的光子在向外發射時産生的損失，主要包括三個方面：1）芯片內部結構缺陷以及材料的吸收；2）光子在出射界面由于折射率差引起的反射損失；3）由于入射角大于全反射臨界角引起的全反射損失。通過在芯片表面塗敷一層折射率相對較高的透明膠層（灌封膠），由于該膠層處于芯片和空氣之間，從而有效減少了光子在界面的損失，提高了取光效率。

    8.3 封装工艺


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