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封装技术的LED封装技术六 合 彩开奖结果118

更新时间:2019-10-05

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  LED封装技术大都是在分立器件封装技术基础上发展与演变而来的,但却有很大的特殊性。一般情况下,分立器件的管芯被密封在封装体内,封装的作用主要是保护管芯和完成电气互连。而LED封装则是完成输出电信号,保护管芯正常工作、输出可见光的功能,既有电参数,又有光参数的设计及技术要求,无法简单地将分立器件的封装用于LED。

  LED的核心发光部分是P型半导体和N型半导体构成的PN结管芯。当注入PN结的少数载流子与多数载流子复合时,就会发出可见光、紫外线光或者红外线光。但PN结区发出的光子是非定向的,即向各个方向发射有相同的几率。因此,并不是管芯产生的所有光都可以释放出来,这主要取决于半导体材料质量、管芯结构和几何形状、封装内部结构与包封材料,应用要求提高LED的内、外部量子效率。常规Φ5mm型LED封装是将边长0.25mm的正方形管芯粘结或烧结在引线架上,管芯的正极通过球形接触点与金丝键合为内引线与一条管脚相连,负极通过发射杯和引线架的另一管脚相连,然后其顶部用环氧树脂包封。反射杯的作用是收集管芯侧面、界面发出的光,向期望的方向角内发射。顶部包封的环氧树脂做成一定形状,有这样几种作用:保护管芯等不受外界侵蚀;采用不同的形状和材料性质(掺或不掺散色剂),起透镜或漫射透镜功能,控制光的发散角;管芯折射率与空气折射率相关太大,致使管芯内部的全反射临界角很小,其有源层产生的光只有小部分被取出,大部分易在管芯内部经多次反射而被吸收,易发生全反射导致过多光的损失。选用相应折射率的环氧树脂做过渡,提高管芯的光出射效率。用作构成管壳的环氧树脂须具有耐湿性、绝缘性、机械强度,对管芯发出光的折射率和透射率高。选择不同折射率的封装材料,封装几何形状对光子逸出效率的影响是不同的,发光强度的角分布也与管芯结构、光输出方式、封装透镜所用材料和形状有关。若采用尖形树脂透镜,可使光集中到LED的轴线方向,相应的视角较小;如果顶部的树脂透镜为圆形或平面型,其相应视角将增大。

  一般情况下,LED的发光波长随温度变化为0.2 -0.3nm/℃,光谱宽度随之增加,影响颜色鲜艳度。另外,当正向电流流经PN结,发热性损耗使结区产生温升。在室温附近,温度每升高1℃,LED的发光强度会相应地减少1%左右,封装散热时保持色纯度与发光强度非常重要。以往采用减少其驱动电流的办法,降低结温,多数LED的驱动电流限制在20mA左右。但是,LED的光输出会随着电流的增大而增加。目前,很多功率型LED的驱动电流可以达到70mA、100mA甚至1A级,需要改进封装结构。全新的LED封装设计理念和低热阻封装结构及技术,改善了热特性。例如,采用大面积芯片倒装结构,选用导热性能好的银胶,增大金属支架的表面积,焊料凸点的硅载体直接装在热沉上等方法。此外,在应用设计中,PCB线路板等的热设计、导热性能也十分重要。 1.工艺:

  b)装架:在LED管芯(大圆片)底部电极备上银胶后进行扩张,将扩张后的管芯(大圆片)安置在刺晶台上,在显微镜下用刺晶笔将管芯一个一个安装在PCB或LED支架相应的焊盘上,随后进行烧结使银胶固化。

  c)压焊:用铝丝或金丝焊机将电极连接到LED管芯上,以作电流注入的引线。LED直接安装在PCB上的,一般采用铝丝焊机。(制作白光TOP-LED需要金线焊机)

  d)封装:通过点胶,用环氧将LED管芯和焊线保护起来。在PCB板上点胶,对固化后胶体形状有严格要求,这直接关系到背光源成品的出光亮度。这道工序还将承担点荧光粉(白光LED)的任务。

  e)焊接:如果背光源是采用SMD-LED或其它已封装的LED,则在装配工艺之前,需要将LED焊接到PCB板上。

  是将外引线连接到LED芯片的电极上,同时保护好LED芯片,并且起到提高光取出效率的作用。关键工序有装架、压焊、封装。

  LED封装形式可以说是五花八门,主要根据不同的应用场合采用相应的外形尺寸,散热对策和出光效果。LED按封装形式分类有Lamp-LED、TOP-LED、Side-LED、SMD-LED、High-Power-LED等。

  镜检:材料表面是否有机械损伤及麻点麻坑(lockhill)芯片尺寸及电极大小是否符合工艺要求,电极图案是否完整。

  由于LED芯片在划片后依然排列紧密间距很小(约0.1mm),不利于后工序的操作。我们采用扩片机对黏结芯片的膜进行扩张,是LED芯片的间距拉伸到约0.6mm。也可以采用手工扩张,但很容易造成芯片掉落浪费等不良问题。

  在LED支架的相应位置点上银胶或绝缘胶。(对于GaAs、SiC导电衬底,具有背面电极的红光、黄光、黄绿芯片,采用银胶。对于蓝宝石绝缘衬底的蓝光、绿光LED芯片,采用绝缘胶来固定芯片。)工艺难点在于点胶量的控制,在胶体高度、点胶位置均有详细的工艺要求。由于银胶和绝缘胶在贮存和使用均有严格的要求,银胶的醒料、搅拌、使用时间都是工艺上必须注意的事项。

  和点胶相反,备胶是用备胶机先把银胶涂在LED背面电极上,然后把背部带银胶的LED安装在LED支架上。备胶的效率远高于点胶,但不是所有产品均适用备胶工艺。

  将扩张后LED芯片(备胶或未备胶)安置在刺片台的夹具上,LED支架放在夹具底下,在显微镜下用针将LED芯片一个一个刺到相应的位置上。手工刺片和自动装架相比有一个好处,便于随时更换不同的芯片,适用于需要安装多种芯片的产品.

  自动装架其实是结合了沾胶(点胶)和安装芯片两大步骤,先在LED支架上点上银胶(绝缘胶),然后用真空吸嘴将LED芯片吸起移动位置,再安置在相应的支架位置上。自动装架在工艺上主要要熟悉设备操作编程,同时对设备的沾胶及安装精度进行调整。在吸嘴的选用上尽量选用胶木吸嘴,防止对LED芯片表面的损伤,特别是兰、绿色芯片必须用胶木的。因为钢嘴会划伤芯片表面的电流扩散层。

  烧结的目的是使银胶固化,烧结要求对温度进行监控,防止批次性不良。银胶烧结的温度一般控制在150℃,烧结时间2小时。根据实际情况可以调整到170℃,1小时。绝缘胶一般150℃,1小时。银胶烧结烘箱的必须按工艺要求隔2小时(或1小时)打开更换烧结的产品,中间不得随意打开。烧结烘箱不得再其他用途,防止污染。

  压焊的目的将电极引到LED芯片上,完成产品内外引线的连接工作。LED的压焊工艺有金丝球焊和铝丝压焊两种。先在LED芯片电极上压上第一点,再将铝丝拉到相应的支架上方,压上第二点后扯断铝丝。金丝球焊过程则在压第一点前先烧个球,其余过程类似。压焊是LED封装技术中的关键环节,工艺上主要需要监控的是压焊金丝(铝丝)拱丝形状,焊点形状,拉力。对压焊工艺的深入研究涉及到多方面的问题,如金(铝)丝材料、超声功率、压焊压力、劈刀(钢嘴)选用、珠海赛澳新星丢12破发点无碍,劈刀(钢嘴)运动轨迹等等

  基本上工艺控制的难点是气泡、多缺料、黑点。设计上主要是对材料的选型,选用结合良好的环氧和支架。手动点胶封装对操作水平要求很高(特别是白光LED),主要难点是对点胶量的控制,因为环氧在使用过程中会变稠。白光LED的点胶还存在荧光粉沉淀导致出光色差的问题。

  Lamp-LED的封装采用灌封的形式。灌封的过程是先在LED成型模腔内注入液态环氧,然后插入压焊好的LED支架,放入烘箱让环氧固化后,湖北汽车脚垫生产厂家kjkjcc本港台开奖,将LED从模腔中脱出即成型。

  将压焊好的LED支架放入模具中,将上下两副模具用液压机合模并抽真空,将固态环氧放入注胶道的入口加热用液压顶杆压入模具胶道中,环氧顺着胶道进入各个LED成型槽中并固化。(12)固化与后固化

  固化是指封装环氧的固化,一般环氧固化条件在135℃,1小时。模压封装一般在150℃,4分钟。

  后固化是为了让环氧充分固化,同时对LED进行热老化。后固化对于提高环氧与支架(PCB)的粘接强度非常重要。一般条件为120℃,4小时。

  由于LED在生产中是连在一起的(不是单个),Lamp封装LED采用切筋切断LED支架的连筋。SMD-LED则是在一片PCB板上,需要划片机来完成分离工作。

  测试LED的光电参数、检验外形尺寸,同时根据客户要求对LED产品进行分选。

  将成品进行计数包装。超高亮LED需要防静电包装。 半导体LED若要作为照明光源,常规产品的光通量与白炽灯和荧光灯等通用性光源相比,距离甚远。因此,LED要在照明领域发展,关键是要将其发光效率、光通量提高至现有照明光源的等级。由于LED芯片输入功率的不断提高,功率型LED封装技术主要应满足以下两点要求:①封装结构要有高的取光效率;②热阻要尽可能低,这样才能保证功率LED的光电性能和可靠性。

  功率型LED所用的外延材料采用MOCVD的外延生长技术和多量子阱结构,虽然其内量子效率还需进一步提高,但获得高发光通量的最大障碍仍是芯片的取光效率低。现有的功率型LED的设计采用了倒装焊新结构来提高芯片的取光效率,改善芯片的热特性,并通过增大芯片面积,加大工作电流来提高器件的光电转换效率,从而获得较高的发光通量,除了芯片外,器件的封装技术也举足轻重。功率型LED封装关键技术:a.散热技术

  传统的指示灯型LED封装结构,一般是用导电或非导电胶将芯片装在小尺寸的反射杯中或载片台上,由金丝完成器件的内外连接后用环氧树脂封装而成,其热阻高达150~250℃/W,新的功率型芯片若采用传统式的LED封装形式,将会因为散热不良而导致芯片结温迅速上升和环氧碳化变黄,从而造成器件的加速光衰直至失效,甚至因为迅速的热膨胀所产生的应力造成开路而失效。

  对于大工作电流的功率型LED芯片,低热阻、散热良好及低应力的新的封装结构是功率型LED器件的技术关键。可采用低阻率、高导热性能的材料粘结芯片;在芯片下部加铜或铝质热沉,并采用半包封结构,加速散热;甚至设计二次散热装置,来降低器件的热阻;在器件的内部,填充透明度高的柔性硅胶,胶体不会因温度骤然变化而导致器件开路,也不会出现变黄现象;零件材料也应充分考虑其导热、散热特性,以获得良好的整体热特性。

  常见的实现白光的工艺方法有如下三种:①蓝色芯片上涂上YAG荧光粉,蓝光激发荧光粉发出的黄绿光与蓝光合成白光。该方法相对简单,效率高,具有实用性。缺点是布胶量一致性较差、荧光粉易沉淀导致出光面均匀性差、色调一致性不好;色温偏高,显色性不理想。②RGB三基色多个芯片或多个器件发光混色成白光,或者用蓝+黄色双芯片补色产生白光。只要散热得法,该方法产生的白光较前一种方法稳定,但驱动较③在紫外光芯片上涂RGB荧光粉,利用紫光激发荧光粉产生三基色光混色形成白光。由于目前的紫外光芯片和RGB荧光粉效率较低,六 合 彩开奖结果118。仍未达到实用阶段。 LED在过去的30多年里,取得飞速发展。第一批产品出现在1968年,工作电流20mA的LED的光通量只有千分之几流明,相应的发光效率为0.1lm/W,而且只有一种光色为650nm的红色光。70年代初该技术进步很快,发光效率达到1lm/W,颜色也扩大到红色、绿色和黄色。伴随着新材料的发明和光效的提高,单个LED光源的功率和光通量也在迅速增加。原先,一般LED的驱动电流仅为20mA。到了20世纪90年代,一种代号为“食人鱼”的LED光源的驱动电流增加到50-70mA,而新型大功率LED的驱动电流达到300—500mA。特别是1998年白光LED的开发成功,使得LED应用从单纯的标识显示功能向照明功能迈出了实质性的一步。图2-1到图2-4描述了LED的发展历程。图2-1普通LED主要用于指示灯图2-2高亮度LED主要用于照明灯图2-3食人鱼LED图2-4大功率LEDA功率型LED封装技术现状功率型LED分为功率LED和瓦(W)级功率LED两种。功率LED的输入功率小于1W(几十毫瓦功率LED除外);W级功率LED的输入功率等于或大于1W。



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