大功率LED封裝的要求及關(guān)鍵技術(shù)

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    大功率LED具有壽命長(zhǎng)、低污染、低功耗、節(jié)能和抗沖擊等優(yōu)點(diǎn)。跟傳統(tǒng)的照明器具相比較，大功率LED不僅單色性好、光學(xué)效率高、光效強(qiáng)，而且可以滿足不同的需要高顯色指數(shù)。盡管如此，大功率LED的封裝工藝卻有嚴(yán)格的要求。

    具體體現(xiàn)在：低成本;系統(tǒng)效率最大化;易于替換和維護(hù);多個(gè)LED可實(shí)現(xiàn)模塊化;散熱系數(shù)高等簡(jiǎn)單的要求。

    根據(jù)大功率LED封裝技術(shù)要考慮的種種因素，在封裝關(guān)鍵技術(shù)方面也提出了幾點(diǎn)。主要包括：

    (1)在大功率LED散熱方面：考慮到低熱阻封裝。LED芯片是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，是LED光源的核心部分。由于大功率LED芯片大小不一，并且在驅(qū)動(dòng)方式上采用的是恒流驅(qū)動(dòng)的方式。

    可以直接把電能轉(zhuǎn)化為光能所以LED芯片在點(diǎn)亮過(guò)程需要吸收輸入的大部分電能，在此過(guò)程當(dāng)中會(huì)產(chǎn)生很大的熱量。所以，針對(duì)大功率LED芯片散熱技術(shù)是LED封裝工藝的重要技術(shù)，也是在大功率LED封裝過(guò)程中必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

    (2)LED的心臟是一個(gè)半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個(gè)支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極。所以高取光率封裝結(jié)構(gòu)也是大功率LED封裝過(guò)程中一項(xiàng)重要的關(guān)鍵技術(shù)。

    在LED芯片發(fā)光過(guò)程中，在發(fā)射過(guò)程中，由于界面處折射率的不同會(huì)引起光子反射的損失和可能造成的全反射損失等，所以可以在芯片表面涂覆一層折射率相對(duì)較高的透明膠。

    這層透明膠必須具有其透光率高、折射率高、流動(dòng)性好、易于噴涂、熱穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。目前常用的透明膠層有環(huán)氧樹(shù)脂和硅膠這兩種材料。

    LED的封裝形式

    隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，LED的封裝形式有很多種，有引腳式封裝、表面組裝貼片式封裝、板上芯片直接式封裝、系統(tǒng)封裝式封裝。

   小功率LED的封裝一般采用的是引腳式LED封裝形式。引腳式LED封裝也比較常見(jiàn)。普通的發(fā)光二極管基本都是采用引腳式封裝。引腳式LED封裝熱量是由負(fù)極的引腳架散發(fā)至PCB板上，散熱問(wèn)題也比較好的解決。但是也存在著一定的缺點(diǎn)，那就是熱阻較大，LED的使用壽命短。

    表面組裝貼片式封裝(SMT)是一種新型的LED封裝方式，是將已經(jīng)封裝好的LED器件焊接到一個(gè)固定位置的封裝技術(shù)。SMT封裝技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是可靠性強(qiáng)、易于自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)、高頻特性好。SMTLED封裝形式是當(dāng)今電子行業(yè)中最流行的一種貼片式封裝工藝。

    板上芯片直裝式(COB)LED封裝技術(shù)是一種直接貼裝技術(shù)，是將芯片直接粘貼在印刷電路板上，然后進(jìn)行引線的縫合，最后使用有機(jī)膠將芯片和引線包裝保護(hù)的工藝。COB工藝主要應(yīng)用于大功率LED陣列。具有較高的集成度。

    系統(tǒng)封裝式(SIP)LED封裝技術(shù)是近年發(fā)展起來(lái)的技術(shù)。

    它主要是符合了系統(tǒng)便攜式以及系統(tǒng)小型化的要求。跟其他LED封裝相比，SIP封裝的集成度最高，成本相對(duì)較低?？梢栽谝粋€(gè)封裝內(nèi)組裝多個(gè)LED芯片。

    在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求，筆者采用的便是SMT封裝的形式。由于在大功率LED封裝過(guò)程中，要考慮到大功率LED散熱的因素，本人采用的是采用鋁基板散熱方式的傳統(tǒng)方式。我們通過(guò)實(shí)際的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，SMT封裝技術(shù)對(duì)于符合實(shí)際的散熱要求。具體的實(shí)物鋁基板散熱實(shí)物圖如圖1所示。

    大功率LED工藝流程

    LED的封裝是一門(mén)多學(xué)科的工藝技術(shù)。涉及到如光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、機(jī)械學(xué)、材料、半導(dǎo)體等研究?jī)?nèi)容。所以大功率LED的封裝技術(shù)是一門(mén)比較復(fù)雜的綜合性學(xué)科。良好的LED封裝需要把各個(gè)學(xué)科的因素考慮進(jìn)去。下面就LED封裝工藝流程作一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。

     LED的發(fā)光體是晶片，不同的晶片價(jià)格不一，形態(tài)大小也不一。晶片形態(tài)大小都不相同，這對(duì)LED封裝帶來(lái)了一定的困難。在對(duì)