大功率LED封裝技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)
上傳人:未知 上傳時(shí)間: 2011-03-22 瀏覽次數(shù): 370 |
傳統(tǒng)的熒光粉涂敷方式是將熒光粉與灌封膠混合,然后點(diǎn)涂在芯片上。由于無法對(duì)熒光粉的涂敷厚度和形狀進(jìn)行精確控制,導(dǎo)致出射光色彩不一致,出現(xiàn)偏藍(lán)光或者偏黃光。而Lumileds公司開發(fā)的保形涂層(Conformal coating)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)熒光粉的均勻涂覆,保障了光色的均勻性,如圖3(b)。但研究表明,當(dāng)熒光粉直接涂覆在芯片表面時(shí),由于光散射的存在,出光效率較低。有鑒于此,美國(guó)RenssELaer 研究所提出了一種光子散射萃取工藝(Scattered Photon Extraction method,SPE),通過在芯片表面布置一個(gè)聚焦透鏡,并將含熒光粉的玻璃片置于距芯片一定位置,不僅提高了器件可靠性,而且大大提高了光效(60%),如圖3(c)。

總體而言,為提高LED的出光效率和可靠性,封裝膠層有逐漸被高折射率透明玻璃或微晶玻璃等取代的趨勢(shì),通過將熒光粉內(nèi)摻或外涂于玻璃表面,不僅提高了熒光粉的均勻度,而且提高了封裝效率。此外,減少LED出光方向的光學(xué)界面數(shù),也是提高出光效率的有效措施。
(三)陣列封裝與系統(tǒng)集成技術(shù)
經(jīng)過40多年的發(fā)展,LED封裝技術(shù)和結(jié)構(gòu)先后經(jīng)歷了四個(gè)階段,如圖4所示。

1、引腳式(Lamp)LED封裝
引腳式封裝就是常用的
3-5mm封裝結(jié)構(gòu)。一般用于電流較小(20-30mA),功率較低(小于0.1W)的LED封裝。主要用于儀表顯示或指示,大規(guī)模集成時(shí)也可作為顯示屏。其缺點(diǎn)在于封裝熱阻較大(一般高于100K/W),壽命較短。
2、表面組裝(貼片)式(SMT-LED)封裝
表面組裝技術(shù)(SMT)是一種可以直接將封裝好的器件貼、焊到PCB表面指定位置上的一種封裝技術(shù)。具體而言,就是用特定的工具或設(shè)備將芯片引腳對(duì)準(zhǔn)預(yù)先涂覆了粘接劑和焊膏的焊盤圖形上,然后直接貼裝到未鉆安裝孔的PCB 表面上,經(jīng)過波峰焊或再流焊后,使器件和電路之間建立可靠的機(jī)械和電氣連接。SMT技術(shù)具有可靠性高、高頻特性好、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn),是電子行業(yè)最流行的一種封裝技術(shù)和工藝。
3、板上芯片直裝式(COB)LED封裝
COB是Chip On Board(板上芯片直裝)的英文縮寫,是一種通過粘膠劑或焊料將LED芯片直接粘貼到PCB板上,再通過引線鍵合實(shí)現(xiàn)芯片與PCB板間電互連的封裝技術(shù)。PCB板可以是低成本的FR-4材料(玻璃纖維增強(qiáng)的環(huán)氧樹脂),也可以是高熱導(dǎo)的金屬基或陶瓷基復(fù)合材料(如鋁基板或覆銅陶瓷基板等)。而引線鍵合可采用高溫下的熱超聲鍵合(金絲球焊)和常溫下的超聲波鍵合(鋁劈刀焊接)。COB技術(shù)主要用于大功率多芯片陣列的LED封裝,同SMT相比,不僅大大提高了封裝功率密度,而且降低了封裝熱阻(一般為6-12W/m.K)。
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