淺論LED封裝技術發(fā)展

文章來源:恒光電器

發(fā)布時間:2014-07-02

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 LED封裝技術大都是在分立器件封裝技術基礎上發(fā)展與演變而來的,，但卻有很大的特殊性。一般情況下,，分立器件的管芯被密封在封裝體內(nèi),，超市照明，封裝的作用主要是保護管芯和完成電氣互連,。而LED封裝則是完成輸出電信號,，保護管芯正常工作。

　　封裝結構類型：

　　引腳式封裝

　　LED腳式封裝采用引線架作各種封裝外型的引腳,，是最先研發(fā)成功投放市場的封裝結構,，品種數(shù)量繁多，技術成熟度較高,，封裝內(nèi)結構與反射層仍在不斷改進,。標準LED被大多數(shù)客戶認為是目前顯示行業(yè)中最方便、最經(jīng)濟的解決方案,，典型的傳統(tǒng)LED安置在能承受0．1W輸入功率的包封內(nèi),，3c認證，其90%的熱量是由負極的引腳架散發(fā)至PCB板,，再散發(fā)到空氣中,，如何降低工作時pn結的溫升是封裝與應用必須考慮的。

　　表面貼裝封裝

　　表面貼裝封裝的LED(SMD LED)被市場所接受,，并獲得一定的市場份額,，從引腳式封裝轉向SMD符合整個電子行業(yè)發(fā)展大趨勢，很多生產(chǎn)廠商推出此類產(chǎn)品,。

　　早期的SMD LED大多采用帶透明塑料體的SOT-23改進型,，卷盤式容器編帶包裝,。在SOT-23基礎上，前者為單色發(fā)光,，后者為雙色或三色發(fā)光,。近些年，照明資質,，SMD LED成為一個發(fā)展熱點,，ROSH認證，很好地解決了亮度,、視角,、平整度、可*性,、一致性等問題,，采用更輕的PCB板和反射層材料，在顯示反射層需要填充的環(huán)氧樹脂更少,，并去除較重的碳鋼材料引腳,，通過縮小尺寸，降低重量,，可輕易地將產(chǎn)品重量減輕一半,，最終使應用更趨完美，尤其適合戶內(nèi),，半戶外全彩顯示屏應用,。

　　功率型封裝

　　LED芯片及封裝向大功率方向發(fā)展，在大電流下產(chǎn)生比Φ5mmLED大10-20倍的光通量,，必須采用有效的散熱與不劣化的封裝材料解決光衰問題,，因此，管殼及封裝也是其關鍵技術,，能承受數(shù)W功率的LED封裝已出現(xiàn),。5W系列白、綠,、藍綠,、藍的功率型LED從2003年初開始供貨，白光LED光輸出達1871lm,，光效44．31lm/W綠光衰問題,，開發(fā)出可承受10W功率的LED，大面積管,；匕尺寸為2．5×2．5mm,，可在5A電流下工作，光輸出達2001lm，作為固體照明光源有很大發(fā)展空間,。

　　功率型LED的熱特性直接影響到LED的工作溫度、發(fā)光效率,、發(fā)光波長,、使用壽命等，因此,，對功率型LED芯片的封裝設計,、制造技術更顯得尤為重要。

　　cob型封裝

　　COB封裝可將多顆芯片直接封裝在金屬基印刷電路板MCPCB,，通過基板直接散熱,，不僅能減少支架的制造工藝及其成本，還具有減少熱阻的散熱優(yōu)勢,。

　　從成本和應用角度來看,，COB成為未來燈具化設計的主流方向。COB封裝的LED模塊在底板上安裝了多枚LED芯片,，使用多枚芯片不僅能夠提高亮度,，還有助于實現(xiàn)LED芯片的合理配置，降低單個LED芯片的輸入電流量以確保高效率,。而且這種面光源能在很大程度上擴大封裝的散熱面積,，使熱量更容易傳導至外殼。

　　技術介紹：

　　1,、擴晶,，把排列的密密麻麻的晶片弄開一點便于固晶。

　　2,、固晶,，LED球泡燈，在支架底部點上導電/不導電的膠水(導電與否視晶片是上下型PN結還是左右型PN結而定）然后把晶片放入支架里面,。

3,、短烤，恒光電器,，讓膠水固化焊線時晶片不移動,。

　　4、焊線,，用金線把晶片和支架導通,。

　　5、前測,，初步測試能不能亮,。

　　6、灌膠，用膠水把芯片和支架包裹起來,。

　　7,、長烤，讓膠水固化,。

　　8,、后測，測試能亮與否以及電性參數(shù)是否達標,。

　　9,、分光分色，把顏色和電壓大致上一致的產(chǎn)品分出來,。

　　10,、包裝。

　　四大LED創(chuàng)新封裝技術：

　　近年來隨著LED照明的普及和LED顯示屏應用領域的擴大,，市場對LED封裝技術也提出了新的要求,，下面來看看LED封裝領域出現(xiàn)的一些喜人的成就。

　　直插三合一

　　最近,，深圳市金華光科技有限公司推出了直插三合一封裝技術,，讓行業(yè)看到了LED顯示封裝技術革新的曙光。

　　據(jù)金華光科技郭建良介紹,，三合一直插是目前直插產(chǎn)品的升級產(chǎn)品,，酒店led照明，并沒有改變傳統(tǒng)直插燈的分裝工藝,，但在產(chǎn)品結構及組合上突破,，把RGB封在一個燈里，采用四個燈腳,。“傳統(tǒng)的全彩要三個單燈作為一個相素點,，現(xiàn)在只要一個單燈就能做到同樣的效果，這樣就大大降低了生產(chǎn)和物料成本,，使產(chǎn)品具有出色的價格競爭力”,。戶外直插三合一解決了用戶顯示性能和耐候性不可兼得的兩難，

　　食人魚

　　食人魚LED,，是一種封裝,，正方形的，透明樹脂封裝,，四個引腳,，負極處有個缺腳的LED。食人魚是散光型的LED,，發(fā)光角度大于120度,，發(fā)光強度很高，而且能承受更大的功率。車用剎車燈\轉向燈用的比較多,。據(jù)說這種LED剛剛誕生的時候立刻引起了大家的關注,，家用照明，其發(fā)展趨勢象食人魚一樣兇猛故得此名,。另外一種說法是因為它的形狀很像亞馬孫河中的食人魚,。

　　食人魚系列顯示屏，是一款介于傳統(tǒng)直插燈和傳統(tǒng)室內(nèi)表貼燈之間的三合一直插燈,，相對于傳統(tǒng)戶外246、346直插燈做成的屏,，食人魚系列5353的亮度高,、白平衡一致性極好、視角大,、紅綠藍燈芯光衰同步,、金絲焊線、故障率低特點,，這些都是食人魚系列最大的亮點,。由食人魚5353所完成的全彩顯示屏戶外防護等級可達IP65以上，從正/側面看,，消除了246,、346、546燈珠一直未能解決的“花屏 斑點”等現(xiàn)象,。散熱方面更優(yōu)于戶外常用3528,、5050等表貼三合一做成的燈珠。據(jù)業(yè)內(nèi)人士聲稱,，戶外三合一直插燈的市場前景比傳統(tǒng)的直插燈和表貼更為可觀,。

　　COB

　　板上芯片(Chip On Board， COB)工藝過程首先是在基底表面用導熱環(huán)氧樹脂(一般用摻銀顆粒的環(huán)氧樹脂)覆蓋硅片安放點,，然后將硅片直接安放在基底表面,，熱處理至硅片牢固地固定在基底為止，隨后再用絲焊的方法在硅片和基底之間直接建立電氣連接,。

　　如果裸芯片直接暴露在空氣中,，易受污染或人為損壞，影響或破壞芯片功能,，于是就用膠把芯片和鍵合引線包封起來,。人們也稱這種封裝形式為軟包封。

　　COG

　　LED封裝廠宏齊完成了可使用不同基材的集成式封裝技術,，目前初期采用的是雙拋片藍寶石基板,。宏齊董事長汪秉龍指出COG技術可以依照客戶需求，將LED晶粒打在不同基板材料上。本次新開發(fā)的藍寶石基板集成式封裝技術可提升亮度30%,，此COG產(chǎn)品將LED封于玻璃板或藍寶石板兩側,，因中間基板色澤透明，LED-T5一體化燈管,，LED的光將會更為均勻,，ROSH認證，并且此產(chǎn)品省略支架制程,，可降低支架產(chǎn)品成本外,，酒店led照明，也有簡化制程優(yōu)勢,。

十大LED封裝技術發(fā)展趨勢

　　LED封裝行業(yè)作為防潮柜(也叫防潮箱,、干燥箱、干燥柜)行業(yè)的重要支撐及后續(xù)發(fā)展的重要行業(yè),，道路照明,，為各大廠商所密切關注。據(jù)業(yè)內(nèi)人士預測,，未來LED封裝技術的發(fā)展主要是往十個趨勢發(fā)展,。

　　一、中功率成為主流封裝方式,。目前市場上的產(chǎn)品多為大功率LED產(chǎn)品或是小功率LED產(chǎn)品,，它們雖各有優(yōu)點，但也有著無法克服的缺陷,。而結合兩者優(yōu)點的中功率LED產(chǎn)品應運而生,，成為主流封裝方式。

　　二,、新材料在封裝中的應用,。由于耐高溫、抗紫外以及低吸水率等更高更好的環(huán)境耐受性,，熱固型材料EMC,、熱塑性PCT、改性PPA以及類陶瓷塑料等材料將會被廣泛應用,。

　　三,、芯片超電流密度應用。今后芯片超電流密度,，企業(yè)資訊,，將由350MA/mm？發(fā)展為700MA/mm,？,，甚至更高,。而芯片需求電壓將會更低，更平滑的VI曲線(發(fā)熱量低),，以及ESD與VF兼顧,。

　　四、COB應用的普及,。憑借低熱阻,、光型好、免焊接以及成本低廉等優(yōu)勢,，COM應用在今后將會得到廣泛普及,。

　　五、更高光品質的需求,。主要是針對室內(nèi)照明,，晶臺光電將會以LED室內(nèi)照明產(chǎn)品RA達到80為標準，以RA達到90為目標,，盡量使照明產(chǎn)品的光色接近普蘭克曲線，口碑,，這樣的光才能夠均勻,、無眩光。

　　六,、國際國內(nèi)標準進一步完善,。相信隨著LED封裝技術的不斷精進，國內(nèi)國際上對于LED產(chǎn)品的質量標準也會不斷完善,。

　　七,、集成封裝式光引擎成為封裝價值觀。集成封裝式光引擎將會成為晶臺下一季研發(fā)重點,。

　　八,、去電源方案(高壓LED)。今后室內(nèi)照明將更關注品質,，而在成本因素驅動下,，去電源方案逐步會成為可接受的產(chǎn)品，而高壓LED充分迎合了去電源方案,，但其需要解決的是芯片可靠性需要加強,。

　　九、適用于情景照明的多色LED光源,。情景照明將是LED照明的核心競爭力,，而未來LED照明的第二次起飛則需要依靠情景照明來實現(xiàn)。

　　十,、光效需求相對降低,，恒光,，性價比成為封裝廠制勝法寶。今后室內(nèi)照明不會太關注光效,，而會更注重光的品質,。而隨著封裝技術提高，LED燈具成本降低成為替代傳統(tǒng)照明光源的動力,。

　　LED封裝從直插式LED,，到大功率LED、PLCC LED,，再到陶瓷封裝,、EMC封裝，以及時下最熱門的芯片級封裝CSP,，整個技術演變始終圍繞著性價比（lm/$）為主題而展開,。