大功率LED封裝的要求及關(guān)鍵技術(shù)

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

　　具體體現在：低成本;系統效率最大化;易于替換和維護;多個(gè)LED可實(shí)現模塊化;散熱系數高等簡(jiǎn)單的要求。

　　根據大功率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，并且在驅動(dòng)方式上采用的是恒流驅動(dòng)的方式。

　　可以直接把電能轉化為光能所以L(fǎng)ED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)程當中會(huì )產(chǎn)生很大的熱量。所以，針對大功率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)半導體的晶片，晶片的一端附在一個(gè)支架上，一端是負極，另一端連接電源的正極。所以高取光率封裝結構也是大功率LED封裝過(guò)程中一項重要的關(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(zhù)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(zhù)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、易于自動(dòng)化實(shí)現、高頻特性好。SMTLED封裝形式是當今電子行業(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(xiàn)的縫合，最后使用有機膠將芯片和引線(xiàn)包裝保護的工藝。COB工藝主要應用于大功率LED陣列。具有較高的集成度。

　　系統封裝式(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便攜式以及系統小型化的要求。跟其他LED封裝相比，SIP封裝的集成度最高，成本相對較低?？梢栽谝粋€(gè)封裝內組裝多個(gè)LED芯片。

　　在實(shí)際應用過(guò)程中，根據實(shí)驗的要求，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方式。我們通過(guò)實(shí)際的應用發(fā)現，SMT封裝技術(shù)對于符合實(shí)際的散熱要求。

　　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)、機械學(xué)、材料、半導體等研究?jì)热?。所以大功率LED的封裝技術(shù)是一門(mén)比較復雜的綜合性學(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LED封裝帶來(lái)了一定的困難。在對支架的選擇方面也提出了考驗。

　　支架與外形塑料模具的選擇決定了LED封裝成品的外形尺寸。支架承載著(zhù)LED芯片，所以在支架的選擇方面要根據實(shí)際的LED晶片邊長(cháng)的大小。

　　固晶膠的選擇主要是考慮其粘結力，其顆粒大大校同樣所涂覆的固晶膠的薄厚程度決定了封裝的LED的熱阻。

　　銀膠跟絕緣膠相比來(lái)說(shuō)，其熱阻低。熱阻的大小，決定了LED的出光效率。同樣，銀膠還具有另外一種特色，那就是導熱性能好。

　　焊線(xiàn)過(guò)程可以采用機械焊線(xiàn)和人工焊線(xiàn)，由于此次實(shí)驗生產(chǎn)的LED封裝量少，所以采用的是人工焊線(xiàn)。早高倍顯微鏡下，將芯片的正負極使用金線(xiàn)焊接到支架的兩個(gè)引腳角上。焊接過(guò)程要耐心小心。整個(gè)LED封裝工藝流程都是按照如圖2所示的流程制作的。

　　LED的封裝工藝過(guò)程中必須考慮到很多種因素，每個(gè)環(huán)節都要都要細心琢磨。熱阻影響著(zhù)LED的出光效率。散熱條件和色度穩定性對LED的性能影響。我們在LED封裝過(guò)程當中要選擇合適的材料。

　　改進(jìn)現有的器件結構，尋求更好的LED散熱的方式，減少LED的熱阻等。在封裝過(guò)程中，材料的選擇非常重要，但是熱學(xué)界面，光學(xué)界面也同樣重要。對于LED燈具而言，不僅要考慮好上述因素，還要將LED的驅動(dòng)電源，模塊的集成選擇，應用領(lǐng)域都有集合在一起考慮。所以，對于大功率LED封裝工藝這方面的研究，任重而道遠。