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LED封装技术的要素有三点:封装结构设计、选用合适封装材料和工艺水平,目前LED封装结构形式有100多种,主要的封装类型有Lamp系列40多种、 SMD(chip LED和TOP LED)系列30多种、COB系列30多种、PLCC、大功率封装、光集成封装和模块化封装等,封装技术的发展要紧跟和满足LED应用产品发展的需要。
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, U& M5 R# z# j" S0 \# y LED封装技术的基本内容9 I9 a! j+ e! q* a
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LED封装技术的基本要求是:提高出光效率、高光色性能及器件可靠性。
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# L7 a$ ]' a2 [2 _. ~# U% ` W (1)提高出光效率
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9 i) Z4 G+ |; ?9 \% w7 d) v LED封装的出光效率一般可达80~90%。
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0 |, `" N/ B# d ①选用透明度更好的封装材料:透明度≥95%(1mm厚度),折射率大于1.5等。
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②选用高激发效率、高显性的荧光粉,颗粒大小适当。4 `. t$ u# ?7 z. h& s
% d0 I" N J% o( t8 |* U ③装片基板(反射杯)要有高反射率,出光率高的光学设计外形。0 K5 u0 i5 `! K6 r! L
. ]: u: v/ d3 w @6 i ④选用合适的封装工艺,特别是涂覆工艺。1 N) ]& U" T8 d( O# k! F n9 e0 A
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(2)高光色性能
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LED主要的光色技术参数有:高度、眩光、色温、显色性、色容差、光闪烁等。/ w6 ~- k4 C/ ]3 @6 z- L
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显色指数CRI≥70(室外)、≥80(室外)、≥90(美术馆等)
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# ]) M3 a2 f3 I 色容差≤3 SDCM、≤5 SDCM(全寿命期间)
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封装上要采用多基色组合来实现,重点改善LED辐射的光谱量分布SPD,向太阳光的光谱量分布靠近。要重视量子点荧光粉的开发和应用,来实现更好的光色质量。' o) Q6 K3 V# I- Z7 A
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(3)LED器件可靠性8 V% I# K! g% P% G6 K9 N
# w2 O: i; w) S/ p8 p4 c LED可靠性包含在不同条件下LED器件性能变化及各种失效模式机理(LED封装材料退化、综合应力的影响等),这是主要提到可靠性的表征值—寿命,目前LED器件寿命一般为3~5小时,可达5~10万小时。3 s( [$ [8 e F% U7 H/ _3 M
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①选用合适的封装材料:结合力要大、应力小、匹配好、气密性好、耐温、耐湿(低吸水性)、抗紫外光等。2 o: q- x! u% [& a2 X+ T _
+ D& U& d, g1 O ②封装散热材料:高导热率和高导电率的基板,高导热率、高导电率和高强度的固晶材料,应力要小。
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/ d; V/ Y7 A; z( X) Y& w2 h0 ? ③合适的封装工艺:装片、压焊、封装等结合力强,应力要小,结合要匹配。7 {' G" `" a+ a: G; t" b2 S7 [
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LED光集成封装技术
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8 k& W* i$ j9 E: S) J LED光集成封装结构现有30多种类型,正逐步走向系统集成封装,是未来封装技术的发展方向。6 w5 s) q% W& R) i; X' K$ W+ j) [- w8 }
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(1)COB集成封装( A* e/ t, I/ i& l3 p9 E( {
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COB集成封装现有MCOB、COMB、MOFB、MLCOB等30多种封装结构形式,COB封装技术日趋成熟,其优点是成本低。COB封装现占LED光源约40%左右市场,光效达160~178 lm/w,热阻可达2℃/w,COB封装是近期LED封装发展的趋势。* W. V5 |! S/ x- t
2 I& l$ h/ y( k* M/ b (2)LED晶园级封装- r, a+ m, ^% ~# x: y
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晶园级封装从外延做成LED器件只要一次划片,是LED照明光源需求的多系统集成封装形式,一般衬底采用硅材料,无需固晶和压焊,并点胶成型,形成系统集成封装,其优点是可靠性好、成本低,是封装技术发展方向之一。
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& n* ~! o! x9 A, n9 D" @+ m (3)COF集成封装/ e g* v; O) r5 t
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COF集成封装是在柔性基板上大面积组装中功率LED芯片,它具有高导热、薄层柔性、成本低、出光均匀、高光效、可弯曲的面光源等优点,可提供线光源、面光源和三维光源的各种LED产品,也可满足LED现代照明、个性化照明要求,也可作为通用型的封装组件,市场前景看好。* m3 B- ]" \ G0 r
. {6 \4 s. K7 s/ r (4)LED模块化集成封装2 U( `4 R( w3 V" N& z! A1 i- v* H
. B1 U2 V4 i D" z 模块化集成封装一般指将LED芯片、驱动电源、控制部分(含IP地址)、零件等进行系统集成封装,统称为LED模块,具有节约材料、降低成本、可进行标准化生产、维护方便等很多优点,是LED封装技术发展的方向。2 l% f$ E5 M% O$ f ~% Z# a
* O# ^& H5 X2 T' }1 Z" N, Y (5)覆晶封装技术
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覆晶封装技术是由芯片、衬底、凸块形成了一个空间,这样封装出来的芯片具有体积小、性能高、连线短等优点,采用陶瓷基板、覆晶芯片、共晶工艺、直接压合等来达到高功率照明性能要求。用金锡合金将芯片压合在基板上,替代以往的银胶工艺,“直接压合”替代过去“回流焊”,具有优良的导电效果和导热面积。该封装技术是大功率LED封装的重要发展趋势。
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