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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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# }# }! r- X: l LED封装技术的基本内容
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2 W8 t( o; x- Y0 [ 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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/ E0 ^( x# z1 h; L( z# G (1)提高出光效率# S( ^$ A* M1 N; ?2 `
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LED封装的出光效率一般可达80~90%。
2 D. Z7 a# h7 h+ Y) g3 ^. l- C' O9 M0 s
; {5 ]8 O6 g& b8 o 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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0 g9 o* b" M8 t! J& p ②选用高激发效率、高显性的荧光粉,颗粒大小适当。# H6 C9 o# W, d1 W/ c% S% C
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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。
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④选用合适的封装工艺,特别是涂覆工艺。7 v& M" }! ~% e8 u4 \; @8 [3 m. |* S
+ F& o1 j5 k! Y3 V- D (2)高光色性能$ `; U+ ?0 ?2 v, ]5 y$ A* |; k
& I2 F7 k N' Z2 D9 E8 O4 ?1 K' Z 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。
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* T% i) \( B# z/ B' k 显色指数CRI≥70(室外)、≥80(室外)、≥90(美术馆等)
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8 L& ^8 g$ R7 w' Y 色容差≤3 SDCM、≤5 SDCM(全寿命期间): c$ }5 d. @7 t8 i D& [
3 f9 q' i( x& i; q) m 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。! x5 s$ E$ p/ \( Y1 B5 h/ }
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(3)LED器件可靠性# N/ l- \+ p N* @; Q# ~. w
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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。
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% R/ O, y+ t. w: { 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。
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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。6 |+ i" b( `& |( |) t
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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。
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LED光集成封装技术
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, R o& S* Z, f, m! Z/ z 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。4 y7 L: w% G# r4 }- r; L; o
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(1)COB集成封装
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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。
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" Z6 E8 \& `! u! W) K" P (2)LED晶园级封装
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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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(3)COF集成封装
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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。
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(4)LED模块化集成封装$ O/ K. C' ]% S6 V
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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。9 U0 p m7 ]# t' e5 f7 J2 h
. p8 z3 ~( `" y1 y (5)覆晶封装技术9 }: V2 W% e0 W9 ?5 g0 y
* X: N3 T8 V0 ~( l* w/ J 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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