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LED封裝多種結構形式解析

:2018-07-26    :333

 目前LED封裝結構形式有100多種,主要的封裝類型有Lamp係列40多種、SMD(chip LED和TOP LED)係列30多種、COB係列30多種、PLCC、大功率封裝、光集成封裝和模塊化封裝等,封裝技術的發展要緊跟和滿足LED應用產品發展的需要。

  LED封裝技術的基本內容

  LED封裝技術的基本要求是:提高出光效率、高光色性能及器件可靠性。

  (1)提高出光效率

  LED封裝的出光效率一般可達80~90%。

  ①選用透明度更好的封裝材料:透明度≥95%(1mm厚度),折射率大於1.5等。

  ②選用高激發效率、高顯性的熒光粉,顆粒大小適當。

  ③裝片基板(反射杯)要有高反射率,出光率高的光學設計外形。

  ④選用合適的封裝工藝,特別是塗覆工藝。

  (2)高光色性能

  LED主要的光色技術參數有:高度、眩光、色溫、顯色性、色容差、光閃爍等。

  顯色指數CRI≥70(室外)、≥80(室外)、≥90(美術館等)。

  色容差≤3 SDCM≤5 SDCM(全壽命期間)

  封裝上要采用多基色組合來實現,重點改善LED輻射的光譜量分布SPD,向太陽光的光譜量分布靠近。要重視量子點熒光粉的開發和應用,來實現更好的光色質量。

  (3)LED器件可靠性

  LED可靠性包含在不同條件下LED器件性能變化及各種失效模式機理(LED封裝材料退化、綜合應力的影響等),這是主要提到可靠性的表征值—壽命,目前LED器件壽命一般為3~5小時,可達5~10萬小時。

  ①選用合適的封裝材料:結合力要大、應力小、匹配好、氣密性好、耐溫、耐濕(低吸水性)、抗紫外光等。

  ②封裝散熱材料:高導熱率和高導電率的基板,高導熱率、高導電率和高強度的固晶材料,應力要小。

  ③合適的封裝工藝:裝片、壓焊、封裝等結合力強,應力要小,結合要匹配。

  LED光集成封裝技術

  LED光集成封裝結構現有30多種類型,正逐步走向係統集成封裝,是未來封裝技術的發展方向。

  (1)COB集成封裝

  COB集成封裝現有MCOB、COMB、MOFB、MLCOB等30多種封裝結構形式,COB封裝技術日趨成熟,其優點是成本低。COB封裝現占LED光源約40%左右市場,光效達160~178 lm/w,熱阻可達2℃/w,COB封裝是近期LED封裝發展的趨勢。

  (2)LED晶園級封裝

  晶園級封裝從外延做成LED器件隻要一次劃片,是LED照明光源需求的多係統集成封裝形式,一般襯底采用矽材料,無需固晶和壓焊,並點膠成型,形成係統集成封裝,其優點是可靠性好、成本低,是封裝技術發展方向之一。

  (3)COF集成封裝

  COF集成封裝是在柔性基板上大麵積組裝中功率LED芯片,它具有高導熱、薄層柔性、成本低、出光均勻、高光效、可彎曲的麵光源等優點,可提供線光源、麵光源和三維光源的各種LED產品,也可滿足LED現代照明、個性化照明要求,也可作為通用型的封裝組件,市場前景看好。

  (4)LED模塊化集成封裝

  模塊化集成封裝一般指將LED芯片、驅動電源、控製部分(含IP地址)、零件等進行係統集成封裝,統稱為LED模塊,具有節約材料、降低成本、可進行標準化生產、維護方便等很多優點,是LED封裝技術發展的方向。

  (5)覆晶封裝技術

  覆晶封裝技術是由芯片、襯底、凸塊形成了一個空間,這樣封裝出來的芯片具有體積小、性能高、連線短等優點,采用陶瓷基板、覆晶芯片、共晶工藝、直接壓合等來達到高功率照明性能要求。

  用金錫合金將芯片壓合在基板上,替代以往的銀膠工藝,“直接壓合”替代過去“回流焊”,具有優良的導電效果和導熱麵積。該封裝技術是大功率LED封裝的重要發展趨勢。

  (6)免封裝芯片技術

  免封裝技術是一個技術的整合,采用倒裝芯片,不用固晶膠、金線和支架是半導體封裝技術70種工藝形成中的一種。

  PFC免封裝芯片產品的光效可提升至200lm/w,發光角度大於300度的超廣角全周光設計,不要使用二次光學透鏡,將減少光效的耗損與降低成本,但要投入昂貴的設備。

  PFC新產品主打LED照明市場,特別是應用在蠟燭燈上,不僅可以模擬鎢絲燈的造型,同時可以突破散熱體積的限製。

  (7)LED其他封裝結構形式

  ①EMC封裝結構:是嵌入式集成封裝形式(Embedded LED Chip)不會直接看到LED光源。

  ②EMC封裝技術:(Epoxy Molding Compound)以環氧塑封料為支架的封裝技術,具有高耐熱、高集成度、抗UV、體積小等優點,但氣密性差些,現已批量生產。

  ③COG封裝:(Chip On Glass)將LED芯片放在玻璃基板上進行封裝。

  ④QFN封裝技術:小間距顯示屏象素單元小於或等於P.1時,所采用的封裝形式,將替代PLCC結構,市場前景看好。

  ⑤3D封裝技術:以三維立體形式進行封裝的技術,正在研發中。

  ⑥功率框架封裝技術:(Chip-in-Frame Package)在小框架上封裝功率LED芯片,產業化光效已達160~170 lm/w,可達200 lm/w以上。

  LED封裝材料

  LED封裝材料品種很多,而且正在不斷發展,這裏隻簡要介紹。

  (1)封裝材料

  環氧樹脂、環氧塑封料、矽膠、有機矽塑料等,技術上對折射率、內應力、結合力、氣密性、耐高溫、抗紫外線等有要求。

  (2)固晶材料

  ①固晶膠:樹脂類和矽膠類,內部填充金屬及陶瓷材料。

  ②共晶類:AuSn、SnAg/SnAgCu。

  (3)基板材料:銅、鋁等金屬合金材料

  ①陶瓷材料:Al2O3、AlN、SiC等。

  ②鋁係陶瓷材料:稱為第三代封裝材料AlSiC、AlSi等。

  ③SCB基板材料:多層壓模基板,散熱好(導熱率380w/m.k)、成本低。

  ④TES多晶質半導體陶瓷基板,傳熱速度快。

  (4)散熱材料:銅、鋁等金屬合金材料

  石墨烯複合材料,導熱率200~1500w/m.k。

  PCT高溫特種工程塑料(聚對苯二甲酸1,4-環已烷二甲脂),加陶瓷纖,耐高溫、低吸水性。

  導熱工程塑料:非絕緣型導熱工程塑料,導熱率14w/m.k。

  絕緣型導熱工程塑料,導熱率8w/m.k。深圳市極光光電有限公司 專業LED封轉器件研發生產 高壓草帽燈珠 高顯色指數燈珠




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