1、LED的封装技术比较本文由 dupootech贡献pdf文档可能在 WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。LED 的封装技术比较1）LED 单芯片封装 LED 在过去的 30 多年里，取得飞速发展。第一批产品出现在 1968 年，工作电流 20mA 的 LED 的光通量只有千分之几流明，相应的发光效率为 0.1 lm/W，而且只有一种光色为 650 nm 的红色光。70 年代初该技术进步很快，发光效率达到 1 lm/W，颜色也扩大到红色、绿色 和黄色。伴随着新材料的发明和光效的提高，单个 LED 光源的功率和光通量也在迅速增加。 原先，一般 LED 的驱动电流仅
2、为 20 mA。到了 20 世纪 90 年代，一种代号为“食人鱼”的 LED 光源的驱动电流增加到 50-70mA，而新型大功率 LED 的驱动电流达到 300500 mA。特 别是 1998 年白光 LED 的开发成功，使得 LED 应用从单纯的标识显示功能向照明功能迈出了 实质性的一步。图 2-1 到图 2-4 描述了 LED 的发展历程。图 2-1 普通 LED 主要用于指示灯图 2-2 高亮度 LED 主要用于照明灯图 2-3 食人鱼 LED图 2-4 大功率 LED A 功率型 LED封装技术现状 功率型 LED分为功率 LED和瓦(W)级功率 LED两种。功率 LED的输入功率小于
3、 1W(几十毫瓦 功率 LED除外)；W 级功率 LED的输入功率等于或大于 1W。 最早有 HP公司于 20 世纪 90 年代初推出“食人鱼”封装结构的 LED，并于 1994 年推出 改进型的“Snap LED” ，有两种工作电流，分别为 70mA 和 150mA，输入功率可达 0.3W。接 着 OSRAM公司推出“Power TOP LED” ，之后一些公司推出多种功率 LED的封装结构。这些结 构的功率 LED比原支架式封装的 LED输入功率提高几倍，热阻降为过去的几分之一。 W 级功率 LED是未来照明的核心，世界各大公司投入很大力量， 对其封装技术进行研究开 发。单芯片 W级功率
4、LED最早是由 Lumileds公司于 1998 年推出的 LUXEON LED，该封装结构的 特点是采用热电分离的形式，将倒装芯片用硅载体直接焊在热沉上，并采用反射杯、光学透 镜和柔性透明胶等新结构和新材料，现可提供单芯片 1W、3W 和 5W 的大功率LED，Lumileds 公司拥有多项功率型白光二极管封装方面的专利技术。 OSRAM 于 2003 年推出单芯片的 Golden Dragon”系列 LED，其特点是热沉与金属线路板直接接触，具有很好的散热性能，而输入功 率可达 1W。日亚的 1W LED 工作电流为 350 mA，白光、蓝光、蓝绿光和绿光的光通量分别为 23、7、28 和
5、 20 流明，预计其寿命为 5 万小时。 B 功率型 LED封装技术概述 半导体 LED若要作为照明光源， 常规产品的光通量与白炽灯和荧光灯等通用性光源相比， 距离甚远。因此，LED 要在照明领域发展，关键是要将其发光效率、光通量提高至现有照明 功率型 LED封装技术主要应满足以下两点要 光源的等级。 由于 LED芯片输入功率的不断提高， 求：封装结构要有高的取光效率；热阻要尽可能低，这样才能保证功率 LED的光电性能 和可靠性。 功率型 LED所用的外延材料采用 MOCVD的外延生长技术和多量子阱结构， 虽然其内量子效 率还需进一步提高， 但获得高发光通量的最大障碍仍是芯片的取光效率低。 现
6、有的功率型 LED 的设计采用了倒装焊新结构来提高芯片的取光效率， 改善芯片的热特性， 并通过增大芯片面 积，加大工作电流来提高器件的光电转换效率，从而获得较高的发光通量，除了芯片外，器 件的封装技术也举足轻重。功率型 LED 封装关键技术： a.散热技术 传统的指示灯型 LED 封装结构， 一般是用导电或非导电胶将芯片装在小尺寸的反射杯中 或载片台上，由金丝完成器件的内外连接后用环氧树脂封装而成，其热阻高达 150250 /W， 新的功率型芯片若采用传统式的 LED 封装形式， 将会因为散热不良而导致芯片结温迅速 上升和环氧碳化变黄， 从而造成器件的加速光衰直至失效， 甚至因为迅速的热膨胀所
7、产生的 应力造成开路而失效。 对于大工作电流的功率型 LED 芯片， 低热阻、 散热良好及低应力的新的封装结构是功率 型 LED 器件的技术关键。可采用低阻率、高导热性能的材料粘结芯片；在芯片下部加铜或铝 质热沉，并采用半包封结构，加速散热；甚至设计二次散热装置，来降低器件的热阻；在器 件的内部，填充透明度高的柔性硅胶，胶体不会因温度骤然变化而导致器件开路，也不会出 现变黄现象；零件材料也应充分考虑其导热、散热特性，以获得良好的整体热特性。 普通 LED 和大功率 LED 封装结构分别见图 2-5，图 2-6。热阻参考值见表 2-1。2-5 普通 LED 封装结构图图 2-6 大功率 LED
8、封装结构图表 2-1 普通 LED与大功率 LED的热阻参考值对比 LED 功率 普通 LED 1W LED 3W LED 5W LED 10W LED 热阻参考 (/W) 150250 50 30 18 9b 二次光学设计技术 为提高器件的取光效率，设计外加的反射杯与多重光学透镜。 c.功率型 LED白光技术 常见的实现白光的工艺方法有如下三种： 蓝色芯片上涂上 YAG荧光粉， 蓝光激发荧光粉发出的黄绿光与蓝光合成白光。 该方法 相对简单，效率高，具有实用性。缺点是布胶量一致性较差、荧光粉易沉淀导致出光面均匀 性差、色调一致性不好；色温偏高，显色性不理想。 RGB三基色多个芯片或多个器件发光混色成白光，或者用蓝+黄色双芯片补色产生白 光。只要散热得法，该方法产生的白光较前一种方法稳定，但驱动较 在紫外光芯片上涂 RGB荧光粉， 利用紫光激发荧光粉产生三基色光混色形成白光。 由 于目前的紫外光芯片和 RGB荧光粉效率较低，仍未达到实用阶段。1
