大功率LED封装技术与发展趋势
摘要: 大功率LED封装由于结构和工艺复杂,并直接影响到LED的使用性能和寿命,一直是近年来的研究热点,特别是大功率白光LED封装更是研究热点中的热点。LED封装方法、材料、结构和工艺的选择主要由芯片结构、光电/机械特性、具体应用和成本等因素决定。
总体而言,为提高LED的出光效率和可靠性,封装胶层有逐渐被高折射率透明玻璃或微晶玻璃等取代的趋势,通过将荧光粉内掺或外涂于玻璃表面,不仅提高了荧光粉的均匀度,而且提高了封装效率。此外,减少LED出光方向的光学界面数,也是提高出光效率的有效措施。
(三)阵列封装与系统集成技术
经过40多年的发展,LED封装技术和结构先后经历了四个阶段。
1、引脚式(Lamp)LED封装
引脚式封装就是常用的3-5mm封装结构。一般用于电流较小(20-30mA),功率较低(小于0.1W)的LED封装。主要用于仪表显示或指示,大规模集成时也可作为显示屏。其缺点在于封装热阻较大(一般高于100K/W),寿命较短。
2、表面组装(贴片)式(SMT-LED)封装
表面组装技术(SMT)是一种可以直接将封装好的器件贴、焊到PCB表面指定位置上的一种封装技术。具体而言,就是用特定的工具或设备将芯片引脚对准预先涂覆了粘接剂和焊膏的焊盘图形上,然后直接贴装到未钻安装孔的PCB 表面上,经过波峰焊或再流焊后,使器件和电路之间建立可靠的机械和电气连接。SMT技术具有可靠性高、高频特性好、易于实现自动化等优点,是电子行业最流行的一种封装技术和工艺。
3、板上芯片直装式(COB)LED封装
COB是Chip On Board(板上芯片直装)的英文缩写,是一种通过粘胶剂或焊料将LED芯片直接粘贴到PCB板上,再通过引线键合实现芯片与PCB板间电互连的封装技术。PCB板可以是低成本的FR-4材料(玻璃纤维增强的环氧树脂),也可以是高热导的金属基或陶瓷基复合材料(如铝基板或覆铜陶瓷基板等)。而引线键合可采用高温下的热超声键合(金丝球焊)和常温下的超声波键合(铝劈刀焊接)。COB技术主要用于大功率多芯片阵列的LED封装,同SMT相比,不仅大大提高了封装功率密度,而且降低了封装热阻(一般为6-12W/m.K)。
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