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LED封装知识大全环亚ag娱乐

来源:http://teplogrx.cn 责任编辑:ag88环亚娱乐 2019-04-13 16:03

  LED封装技术大都是在分立器件封装技术基础上发展与演变而来的,但却有很大的特殊性。一般情况下,分立器件的管芯被密封在封装体内,封装的作用主要是保护管芯和完成电气互连。而LED封装则是完成输出电信号,保护管芯正常工作,输出:可见光的功能,既有电参数,又有光参数的设计及技术要求,无法简单地将分立器件的封装用于LED。

  LED(发光二极管)封装是指发光芯片的封装。LED的封装不仅要求能够保护灯芯,而且还要能够透光,相比集成电路封装有较大不同。LED的封装不仅要求能够保护灯芯,而且还要能够透光。所以LED的封装对封装材料有特殊的要求。

  LED 封装技术大都是在分立器件 封装 技术基础上发展与演变而来的,但却有很大的特殊性。一般情况下,分立器件的管芯被密封在封装体内,封装的作用主要是保护管芯和完成电气互连。而 LED封装 则是完成输出电信号,保护管芯正常工作,输出:可见光的功能,既有电参数,又有光参数的设计及技术要求,无法简单地将分立器件的封装用于LED。

  LED 的封装的任务是将外引线连接到 LED 芯片的电极上,同时保护好 LED 芯片,并且起到提高光取出效率的作用。关键工序有装架、压 焊、封装。

  LED封装*功能

  1.机械保护以提高可靠性;

  2.加强散热以降低芯片结温提高LED性能;

  3.光学控制提高出光效率优化光束分布;

  4.供电管理包括交流/直流转变以及电源控制。

  LED封装*目的

  半导体封装使诸如二极管、晶体管、IC等为了维护本身的气密性,并保护不受周围环境中湿度与温度的影响,以及防止电子组件受到机械振动、冲击产生破损而造成组件特性的变化。因此,封装的目的有下列几点:

  (1)防止湿气等由外部侵入;

  (2)以机械方式支持导线;

  (3)有效地将内部产生的热排出;

  (4)提供能够手持的形体。

  以陶瓷、金属材料封装的半导体组件的气密性较佳,成本较高,适用于可*性要求较高的使用场合。以塑料封装的半导体组件的气密性较差,但是成本低,因此成为电视机、电话机、计算机、收音机等民用品的主流。

  LED 封装*设备

  由于 LED 封装要求较高,因此,无论是直插 LED 或贴片 LED,都必须使用具有高精度的固晶机,因为 LED 晶粒放入封装的位置 是否精确,将直接影响整件封装器件发光效率。如果晶粒在反射杯内的位置有所偏差,光线不能被完全反射出来,直接影响 LED 的光亮度。但是,用一部具有先进的 PR System(预先图像辨识系统)固晶机,不论引线框架的品质差别,仍然可以将 LED 晶粒 精确地焊接于预定位置上。

  LED 封装*材料

  半导体产品的封装大部分都采用环氧树脂。它具有的一般特性包括:成形性、耐热性、良好的机械强度及电器绝缘性。同时为防止对封装产品的特性劣化,树脂的热膨胀系数要小,水蒸气的透过性要小,不含对元件有影响的不纯物,引线脚(LEAD)的接着性要良好。单纯的一种树脂要能完全满足上述特性是很困难的,因此大多数树脂中均加入填充剂、偶合剂、硬化剂等而成为复合材料来使用。一般说来环氧树脂比其它树脂更具有优越的电气性、接着性及良好的低压成形流动性,并且价格便宜,因此成为*常用的半导体塑封材料。

  LED 封装*特殊性

  LED 封装技术大都是在分立器件封装技术基础上发展与演变而来的,但却有很大的特殊性。一般情况下,分立器 件的管芯被密封在封装体内,封装的作用主要是保护管芯和完成电气互连。而 LED 封装则是完成输出电信号,保护管 芯正常工作,输出:可见光的功能,既有电参数,又有光参数的设计及技术要求,无法简单地将分立器件的封装用于 LED。 LED 的核心发光部分是由 p 型和 n 型半导体构成的 pn 结管芯,当注入 pn 结的少数载流子与多数载流子复合时, 就会发出可见光,紫外光或近红外光。但 pn 结区发出的光子是非定向的,即向各个方向发射有相同的几率,因此,并 不是管芯产生的所有光都可以释放出来,这主要取决于半导体材料质量、管芯结构及几何形状、封装内部结构与包封 材料,应用要求提高 LED 的内、外部量子效率。常规 Φ5mm 型 LED 封装是将边长 0.25mm 的正方形管芯粘结或烧结 在引线架上,管芯的正极通过球形接触点与金丝,键合为内引线与一条管脚相连,负极通过反射杯和引线架的另一管 脚相连,然后其顶部用环氧树脂包封。反射杯的作用是收集管芯侧面、界面发出的光,向期望的方向角内发射。顶部 包封的环氧树脂做成一定形状,有这样几种作用:保护管芯等不受外界侵蚀;采用不同的形状和材料性质(掺或不掺散 色剂),起透镜或漫射透镜功能,控制光的发散角;管芯折射率与空气折射率相关太大,致使管芯内部的全反射临界角 很小,其有源层产生的光只有小部分被取出,大部分易在管芯内部经多次反射而被吸收,易发生全反射导致过多光损 失,选用相应折射率的环氧树脂作过渡,提高管芯的光出射效率。用作构成管壳的环氧树脂须具有耐湿性,绝缘性, 机械强度,对管芯发出光的折射率和透射率高。选择不同折射率的封装材料,封装几何形状对光子逸出效率的影响是 不同的,发光强度的角分布也与管芯结构、光输出方式、封装透镜所用材质和形状有关。若采用尖形树脂透镜,可使 光集中到 LED 的轴线方向,相应的视角较小;如果顶部的树脂透镜为圆形或平面型,其相应视角将增大。

  一般情况下,LED 的发光波长随温度变化为 0.2-0.3nm/℃,光谱宽度随之增加,影响颜色鲜艳度。另外,当 正向电流流经 pn 结,发热性损耗使结区产生温升,在室温附近,温度每升高 1℃,LED 的发光强度会相应地减少 1% 左右,封装散热时保持色纯度与发光强度非常重要,以往多采用减少其驱动电流的办法,降低结温,多数 LED 的驱动 电流限制在 20mA 左右。 但是, LED 的光输出会随电流的增大而增加, 目前, 很多功率型 LED 的驱动电流可以达到 70mA、 100mA 甚至 1A 级,需要改进封装结构,全新的 LED 封装设计理念和低热阻封装结构及技术,改善热特性。例如,采用大面积芯片倒装结构,选用导热性能好的银胶,增大金属支架的表面积,焊料凸点的硅载体直接装在热沉上等方法。 此外,在应用设计中,PCB 线路板等的热设计、导热性能也十分重要。 进入 21 世纪后,LED 的高效化、超高亮度化、全色化不断发展创新,红、橙 LED 光效已达到 100Im/W,绿 LED 为 501m/W,单只 LED 的光通量也达到数十 Im。LED 芯片和封装不再沿袭传统的设计理念与制造生产模式,在增加 芯片的光输出方面,研发不仅仅限于改变材料内杂质数量,晶格缺陷和位错来提高内部效率,同时,如何改善管芯及 封装内部结构,增强 LED 内部产生光子出射的几率,提高光效,解决散热,取光和热沉优化设计,改进光学性能,加 速表面贴装化 SMD 进程更是产业界研发的主流方向。

  LED封装*封装工艺

  封装工艺说明

  1.芯片检验

  镜检:材料表面是否有机械损伤及麻点麻坑(lockhill) 芯片尺寸及电极大小是否符合工艺要求 电极图案是否完整

  2.扩片

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