大功率LED封装技术详解.doc

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1、大功率LED封装技术详解　　LED的工艺设计包括芯片的设计以及芯片的封装。目前，大功率LED的封装技术及其散热技术是当今社会研究的热点。由于大功率LED封装工艺流程讲起来比较简单，但是实际的工艺中是非常复杂的。而且LED封装技术直接影响了LED的使用寿命。所以在大功率LED封装过程中，要考虑到诸多因素，例如，光、热、电、机械等诸多因素。光学方面要考虑到大功率LED光衰问题、热学方面要考虑到大功率LED的散热问题、电学方面要考虑到大功率LED的驱动电源的设计、机械方面要考虑到封装过程中LED的封装形式等。　　　　1大功率LED

2、封装的要求及关键技术　　（大功率）LED具有寿命长、低污染、低功耗、节能和抗冲击等优点。跟传统的照明器具相比较，（大功率）LED不仅单色性好、光学效率高、光效强，而且可以满足不同的需要高显色指数。尽管如此，大功率LED的封装工艺却有严格的要求。　　具体体现在：①低成本；②系统效率最大化；③易于替换和维护；④多个LED可实现模块化；⑤散热系数高等简单的要求。　　根据大功率LED封装技术要考虑的种种因素，在封装关键技术方面也提出了几点。主要包括：　　（1）在大功率LED散热方面：考虑到低热阻封装。LED芯片是一种固态的半导体器件

3、，是LED光源的核心部分。由于大功率LED芯片大小不一，并且在驱动方式上采用的是恒流驱动的方式。可以直接把电能转化为光能所以LED芯片在点亮过程需要吸收输入的大部分电能，在此过程当中会产生很大的热量。所以，针对大功率LED芯片散热技术是LED封装工艺的重要技术，也是在大功率LED封装过程中必须解决的关键问题。　　（2）LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极。所以高取光率封装结构也是大功率LED封装过程中一项重要的关键技术。在LED芯片发光过程中，在发射过程中，由于界面处折射

4、率的不同会引起光子反射的损失和可能造成的全反射损失等，所以可以在芯片表面涂覆一层折射率相对较高的透明胶。　　这层透明胶必须具有其透光率高、折射率高、流动性好、易于喷涂、热稳定性好等特点。目前常用的透明胶层有环氧树脂和硅胶这两种材料。　　　　2LED的封装形式　　随着科学技术的发展，LED的封装形式有很多种，有引脚式封装、表面组装贴片式封装、板上芯片直接式封装、系统封装式封装。　　小功率LED的封装一般采用的是引脚式LED封装形式。引脚式LED封装也比较常见。普通的发光二极管基本都是采用引脚式封装。引脚式LED封装热量是由负极

5、的引脚架散发至PCB板上，散热问题也比较好的解决。但是也存在着一定的缺点，那就是热阻较大，LED的使用寿命短。　　表面组装贴片式封装（SMT）是一种新型的LED封装方式，是将已经封装好的LED器件焊接到一个固定位置的封装技术。SMT封装技术的优点是可靠性强、易于自动化实现、高频特性好。SMTLED封装形式是当今电子行业中最流行的一种贴片式封装工艺。　　板上芯片直装式（COB）LED封装技术是一种直接贴装技术，是将芯片直接粘贴在印刷电路板上，然后进行引线的缝合，最后使用有机胶将芯片和引线包装保护的工艺。COB工艺主要应用于大功

6、率LED阵列。具有较高的集成度。　　系统封装式（SIP）LED封装技术是近年发展起来的技术。　　它主要是符合了系统便携式以及系统小型化的要求。跟其他LED封装相比，SIP封装的集成度最高，成本相对较低。可以在一个封装内组装多个LED芯片。　　在实际应用过程中，根据实验的要求，笔者采用的便是SMT封装的形式。由于在大功率LED封装过程中，要考虑到大功率LED散热的因素，本人采用的是采用铝基板散热方式的传统方式。我们通过实际的应用发现，SMT封装技术对于符合实际的散热要求。具体的实物铝基板散热实物图如图1所示。