【正文】 驅(qū)動(dòng)電流限制在20mA 左右,主要適合小功率LED 產(chǎn)品。C,超出此范圍發(fā)光效率將大幅降低。C 的環(huán)境中工作,一般發(fā)光效率最好的環(huán)境溫度是 40 176。LED 可以在 4 0 176。PN 結(jié)的工作溫度越高, 發(fā)光效率越低, LED 壽命越短,同時(shí)還會(huì)影響顏色的鮮艷度, 這就是光衰現(xiàn)象。2. 2 LED 的熱電特性及封裝要求LED 的工作電壓較低,一般為1. 5V ～4V ,白光LED的工作電壓一般為3V ～4V ,工作電流一般為MA級(jí), 直流供電,控制方便, 光效高, 常被稱(chēng)為冷光源。若采用尖形樹(shù)脂透鏡,可使光集中到LED 的軸線(xiàn)方向,相應(yīng)的視角較小。用作構(gòu)成管殼的環(huán)氧樹(shù)脂須具有耐濕性、絕緣性、足夠的機(jī)械強(qiáng)度、對(duì)管芯發(fā)出光的折射率和透射率高等性能。 ( 2 ) 采用不同的形狀和材料(摻或不摻散色劑) ,起透鏡或漫射透鏡功能, 控制光的發(fā)散角。反射杯的作用是收集管芯側(cè)面、界面發(fā)出的光,向期望的方向角內(nèi)發(fā)射。LED 常采用環(huán)氧樹(shù)脂和軟性硅膠封裝, 小功率LED多采用環(huán)氧樹(shù)脂封裝, 大功率LED 多采用軟性硅膠封裝。但PN 結(jié)區(qū)發(fā)出的光子是非定向的,即向各個(gè)方向發(fā)射具有相同的幾率, 因此, 并不是管芯產(chǎn)生的所有光都可以釋放出來(lái)。LED 的封裝必須具有完成電氣互連、保護(hù)管芯正常工作及輸出可見(jiàn)光的雙重功能。LED技術(shù)發(fā)展突飛猛進(jìn),現(xiàn)已能批量生產(chǎn)整個(gè)可見(jiàn)光譜段各種顏色的高亮度、高性能產(chǎn)品, LED 光源的使用越來(lái)越普遍。LED 襯底晶片及襯底生產(chǎn)是LED 產(chǎn)業(yè)鏈中的上游產(chǎn)業(yè), LED 芯片設(shè)計(jì)及制造生產(chǎn)是LED 產(chǎn)業(yè)鏈中的中游產(chǎn)業(yè), LED 封裝與測(cè)試是LED 產(chǎn)業(yè)鏈中的下游產(chǎn)業(yè)。1 引言 LED 是一種半導(dǎo)體固體發(fā)光器件, 它利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料,直接將電能轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)光和輻射能。LED的封裝畢業(yè)設(shè)計(jì)摘要本文主要介紹LED封裝的特殊性；封裝結(jié)構(gòu)類(lèi)型，詳細(xì)的介紹了LED功率型封裝；闡述LED產(chǎn)品封裝工藝流程。中國(guó)LED封裝在世界上的定位及與其他發(fā)達(dá)國(guó)家的差距和優(yōu)勢(shì)。LED 具有工作電壓低、耗電量小、發(fā)光效率高、發(fā)光響應(yīng)時(shí)間極短、光色純、光效高、聚光好、結(jié)構(gòu)牢固、抗沖擊、耐振動(dòng)、性能穩(wěn)定可靠、重量輕、體積小、成本低、壽命長(zhǎng)等一系列特性, 是一種環(huán)保、節(jié)能、高效的新型發(fā)光材料。研發(fā)低熱阻、優(yōu)異光學(xué)特性、高可靠性的封裝技術(shù)是新型LED 走向?qū)嵱?、走向市?chǎng)的產(chǎn)業(yè)化必由之路。2 LED 封裝的特殊性L(fǎng)ED 既有電參數(shù)又有光參數(shù)的設(shè)計(jì)及技術(shù)要求, 決定了LED 封裝技術(shù)的特殊性。2. 1 LED 的光電特性及封裝要求LED 的核心發(fā)光部分是P 型和N 型半導(dǎo)體構(gòu)成的PN 結(jié)管芯,當(dāng)注入PN 結(jié)的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí),就會(huì)發(fā)出可見(jiàn)光。光釋放主要取決于半導(dǎo)體材料質(zhì)量、管芯結(jié)構(gòu)及幾何形狀、封裝內(nèi)部結(jié)構(gòu)與包封材料等幾個(gè)方面, 應(yīng)用中要求提高LED 的內(nèi)、外部量子效率, 提高光輸出量, 封裝技術(shù)是不可或缺的環(huán)節(jié),封裝內(nèi)部結(jié)構(gòu)與包封材料必須做到盡可能多的光輸出。常規(guī)Φ 5mm 型LED 封裝是將邊長(zhǎng)0. 25mm 的正方形管芯粘結(jié)或燒結(jié)在引線(xiàn)架上,管芯的正極通過(guò)球形接觸點(diǎn)與金絲鍵合為內(nèi)引線(xiàn), 與一條管腳相連,負(fù)極通過(guò)反射杯和引線(xiàn)架的另一管腳相連,然后其頂部用環(huán)氧樹(shù)脂包封。頂部包封的環(huán)氧樹(shù)脂做成一定形狀,有這樣幾種作用: ( 1 ) 保護(hù)管芯等不受外界侵蝕。 ( 3 ) 管芯折射率與空氣折射率相關(guān)太大,致使管芯內(nèi)部的全反射臨界角很小,其由源層產(chǎn)生的光只有小部分被取出, 大部分易在管芯內(nèi)部經(jīng)多次反射而被吸收,易發(fā)生全反射導(dǎo)致過(guò)多光損失,選用相應(yīng)折射率的環(huán)氧樹(shù)脂作過(guò)渡, 提高管芯的光出射效率。選擇不同折射率的封裝材料,封裝幾何形狀對(duì)光子逸出效率的影響是不同的, 發(fā)光強(qiáng)度的角分布也與管芯結(jié)構(gòu)、光輸出方式、封裝透鏡所用材質(zhì)和形狀有關(guān)。 如果頂部的樹(shù)脂透鏡為圓形或平面型,其相應(yīng)視角將增大。但LED在工作時(shí),其PN 結(jié)仍產(chǎn)生一定的熱量, 使得PN 結(jié)的工作溫度升高。一般情況下,當(dāng)正向電流流經(jīng)PN 結(jié),發(fā)熱性損耗使結(jié)區(qū)產(chǎn)生溫升,在室溫附近, 溫度每升高1 ℃, LED 的發(fā)光強(qiáng)度會(huì)相應(yīng)地減少1%左右, 另外, LED 的發(fā)光波長(zhǎng)隨溫度變化為0. 2 ～0. 3 nm / ℃, 光譜寬度隨之增加, 影響顏色鮮艷度。C ～ 85 176。C ～4 0 176。封裝散熱對(duì)保持色純度與發(fā)光強(qiáng)度非常重要, 散熱設(shè)計(jì)是LED 能否成功應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù), LED 封裝時(shí)必須充分重視, 以保證PN 結(jié)的溫度不超過(guò)允許溫度。但是, LED 的光輸出會(huì)隨電流的增大而增加,減少其驅(qū)動(dòng)電流勢(shì)必造成光輸出的減少, 這在功率型LED 的生產(chǎn)中是行不通的,因?yàn)槟壳昂芏喙β市蚅ED的驅(qū)動(dòng)電流可以達(dá)到70mA、1 00mA 甚至1A 級(jí)。3 產(chǎn)品封裝結(jié)構(gòu)類(lèi)型自上世紀(jì)九十年代以來(lái), LED 芯片及材料制作技術(shù)的研發(fā)取得多項(xiàng)突破, 各種顏色、各種亮度和封裝結(jié)構(gòu)的高性能LED 產(chǎn)品相繼問(wèn)市, 不管封裝結(jié)構(gòu)如何變換, LED 封裝的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)微型化、應(yīng)用簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)、價(jià)格低等目標(biāo)。采用不同封裝結(jié)構(gòu)形式與尺寸、不同發(fā)光顏色的管芯以及其雙色、或三色組合方式, 可生產(chǎn)出多種系列、品種和規(guī)格的產(chǎn)品。目前LED 產(chǎn)品有單管芯封裝、多管芯封裝以及與驅(qū)動(dòng)電路共同封裝等多種形式,單個(gè)管芯一般構(gòu)成點(diǎn)光源, 多個(gè)管芯組裝一般可構(gòu)成面光源和線(xiàn)光源, 實(shí)際應(yīng)用中, 可以把多個(gè)LED 產(chǎn)品進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合, 用作信息、狀態(tài)指示及顯示用。作為固體照明光源是LED 的中、長(zhǎng)期發(fā)展方向, 目前已有很多LED 照明產(chǎn)品上市。典型的傳統(tǒng)LED 安置在能承受0. 1W 輸入功率的包封內(nèi),其90%的熱量是由負(fù)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(shí)PN 結(jié)的溫升是封裝與應(yīng)用必須考慮的。引腳式封裝LED 有點(diǎn)光源、面光源以及LED 發(fā)光顯示器等產(chǎn)品, 外引線(xiàn)排列和連接方式有雙列直插與單列直插等結(jié)構(gòu)形式。例如,可以用大量的單個(gè)LED管組合成點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)式大屏幕顯示器。 其次, 環(huán)氧樹(shù)脂固化后材質(zhì)脆而硬,與金線(xiàn)、芯片等熱膨脹系數(shù)不匹配, 不能將熱量順利、有效地傳輸?shù)酵饨?而且環(huán)氧樹(shù)脂還容易產(chǎn)生紫外老化, LED 芯片會(huì)因溫度過(guò)高造成發(fā)光的嚴(yán)重衰減。目前, 工作電流小于50mA 的小功率LED 多采用這種封裝形式。SMD LED 普遍采用更輕的PCB 板和反射層材料, 在顯示反射層需要填充的環(huán)氧樹(shù)脂更少, 并去除較重的碳鋼材料引腳, 通過(guò)縮小尺寸, 降低重量, 可輕易地將產(chǎn)品重量減輕一半。目前, SMD LED 成為一個(gè)發(fā)展熱點(diǎn),各種新工藝和新材料不斷被使用, 很好地解決了亮度、視角、平整度、可靠性、一致性等問(wèn)題, SMD LED的性能越來(lái)越優(yōu)良, SMD LED 已被大量使用, 尤其適合戶(hù)內(nèi)、戶(hù)外全彩顯示屏應(yīng)用。表面貼裝工藝的突破,使超高亮度LED 產(chǎn)品成為現(xiàn)實(shí), 其發(fā)光強(qiáng)度在5 0mA 驅(qū)動(dòng)電流下達(dá)1 25 0mcd , 熱阻僅為1 00 ～1 50 ℃ /W ,為大范圍區(qū)域進(jìn)入照明領(lǐng)域開(kāi)辟了道路。3. 3 功率型封裝功率LED最早始于HP公司于20世紀(jì)90年代初推出食人魚(yú)封裝結(jié)構(gòu)的LED,該公司于1994年推出的改進(jìn)型的Snap LED有兩種工作電流,分別為70mA和150mA,。瓦級(jí)功率LED是未來(lái)照明器件的核心部分,所以世界各大公司都投入了很大力量對(duì)瓦級(jí)功率LED的封裝技術(shù)進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)。5W系列白色、綠色、藍(lán)綠色、藍(lán)色的功率型LED從2003年年初開(kāi)始推向市場(chǎng),白光LED的光輸出達(dá)187lm,。Luxeo