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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
$ b4 a" d% g% T5 _3 n0 A9 E: q( h 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。
) [3 V7 X) x) U3 c4 _ (1)提高出光效率* u: H4 l* c7 t( T, k: P! W
LED封装的出光效率一般可达80~90%。
, @" N) d# x1 r& j$ c 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。$ J! z* p, s5 H3 L" V
②选用高激发效率、高显性的荧光粉,颗粒大小适当。
1 I# c4 S6 X9 b; F- z" k4 V* W 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。
M: I1 O* z& d) @2 c, G ④选用合适的封装工艺,特别是涂覆工艺。- c# `: P6 \% |
(2)高光色性能
- b% Q$ \( y8 m) d 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。: j a6 C: D5 `7 B
显色指数CRI≥70(室外)、≥80(室外)、≥90(美术馆等)
0 c: G3 V: a% y# n' \% r$ ^( o 色容差≤3 SDCM、≤5 SDCM(全寿命期间)3 M Q [ M! r& l# W
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。
6 g/ V- _2 X5 d' U* K. {; s1 F (3)LED器件可靠性
1 }; C5 C+ ^) L* U 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。
3 d5 k2 Z G9 Y S5 X5 J 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。
& y- z" ~& M1 Z 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。: ]" E& u2 J I: z! l4 ] ~
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。
) Z0 B h7 @2 t/ R LED光集成封装技术3 n; c# t$ v0 T. J8 D* M; K
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。
_. S. o ?7 z) z (1)COB集成封装& b/ A5 n. t% e3 n2 Q
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。
4 `% H. g) R) w2 r (2)LED晶园级封装
" \# ?# `/ j/ F& ^& m# f' n% m, j 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。
m6 L: ?/ q2 p7 u1 R (3)COF集成封装: s _; w2 ^/ R! {' d: F
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。% T) ? c8 ~( L5 Z5 e8 q
(4)LED模块化集成封装8 ]2 g' k/ h. |" u/ c* q N
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。
" H& f. q7 d# Q) p5 |* i0 b7 A (5)覆晶封装技术& [3 r6 a# u; E
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。' [, l& x5 ?( W! h
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