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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。 LED封装技术的基本内容+ d% q8 D8 g: u2 n+ g
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。! V# {4 t, ]9 L
(1)提高出光效率- p: Q8 R, F) \' [3 S1 F* P$ _
LED封装的出光效率一般可达80~90%。
/ l3 _% e z: q' T5 x 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。$ o& u9 \. r' `6 q
②选用高激发效率、高显性的荧光粉,颗粒大小适当。* f7 {. \( R# @9 U" t8 \
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。
2 |! j- |! Q8 s6 \3 Y9 L' D# i ④选用合适的封装工艺,特别是涂覆工艺。1 |: }/ J0 |# A; Z2 H, j* g
(2)高光色性能
; Q4 x5 l! p; [: j$ z# Q 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。
k) B3 E$ r3 r' ?: |0 ^1 P9 y) n3 d9 E 显色指数CRI≥70(室外)、≥80(室外)、≥90(美术馆等)
- x% N5 F% n" T3 A# A5 W2 } 色容差≤3 SDCM、≤5 SDCM(全寿命期间)) x9 f. w# k3 @3 ~4 F$ O% B5 B
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。
8 s) w$ ~8 p& X# U/ x7 h# R' h! R (3)LED器件可靠性& n2 N# ?9 I" X
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。 L- n# S$ D& c/ a$ o4 @/ K9 f6 @
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。 O( g: n9 `, e) }1 B6 N* m6 q: }' ~$ T
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。
; ^0 w T' C4 b 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。0 w/ c( R* ]% r" ]
LED光集成封装技术
a3 }- m% q; f7 s/ o8 g) L$ l' e 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。
) i0 s* Z! \+ C0 Z) d; }3 t% o (1)COB集成封装
; e; B4 K$ y! v; k1 @# v 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。
* ^( T0 e7 e: F/ W9 G' E (2)LED晶园级封装5 A" z/ M" C. T5 I# s* t
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。+ y; V8 d# K0 }2 S1 a
(3)COF集成封装
+ J& Q% V7 d* B" M& d! | 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。 c8 e# L" x7 \0 s# q% t$ N
(4)LED模块化集成封装, o* o' H/ m: H( U0 ~* u! o9 p Q
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。
% n x) v) m4 u b7 w$ h& X (5)覆晶封装技术
* X' a; G; p1 \, h3 H 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。& ? i* M' ^! f* X9 W
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