淺論LED封裝技術發(fā)展

時間:2014-07-03

來源:網絡轉載

導語:LED封裝從直插式LED,到大功率LED、PLCCLED,再到陶瓷封裝、EMC封裝,以及時下最熱門的芯片級封裝CSP,整個技術演變始終圍繞著性價比(lm/$)為主題而展開。

LED封裝技術大都是在分立器件封裝技術基礎上發(fā)展與演變而來的,但卻有很大的特殊性。一般情況下,分立器件的管芯被密封在封裝體內,封裝的作用主要是保護管芯和完成電氣互連。而LED封裝則是完成輸出電信號,保護管芯正常工作。

封裝結構類型:

引腳式封裝

LED腳式封裝采用引線架作各種封裝外型的引腳,是最先研發(fā)成功投放市場的封裝結構,品種數量繁多,技術成熟度較高,封裝內結構與反射層仍在不斷改進。標準LED被大多數客戶認為是目前顯示行業(yè)中最方便、最經濟的解決方案,典型的傳統LED安置在能承受0.1W輸入功率的包封內,其90%的熱量是由負極的引腳架散發(fā)至PCB板,再散發(fā)到空氣中,如何降低工作時pn結的溫升是封裝與應用必須考慮的。

表面貼裝封裝

表面貼裝封裝的LED(SMDLED)被市場所接受,并獲得一定的市場份額,從引腳式封裝轉向SMD符合整個電子行業(yè)發(fā)展大趨勢,很多生產廠商推出此類產品。

早期的SMDLED大多采用帶透明塑料體的SOT-23改進型,卷盤式容器編帶包裝。在SOT-23基礎上,前者為單色發(fā)光,后者為雙色或三色發(fā)光。近些年,SMDLED成為一個發(fā)展熱點,很好地解決了亮度、視角、平整度、可*性、一致性等問題,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)氧樹脂更少,并去除較重的碳鋼材料引腳,通過縮小尺寸,降低重量,可輕易地將產品重量減輕一半,最終使應用更趨完美,尤其適合戶內,半戶外全彩顯示屏應用。

功率型封裝

LED芯片及封裝向大功率方向發(fā)展,在大電流下產生比Φ5mmLED大10-20倍的光通量,必須采用有效的散熱與不劣化的封裝材料解決光衰問題,因此,管殼及封裝也是其關鍵技術,能承受數W功率的LED封裝已出現。5W系列白、綠、藍綠、藍的功率型LED從2003年初開始供貨,白光LED光輸出達1871lm,光效44.31lm/W綠光衰問題,開發(fā)出可承受10W功率的LED,大面積管;匕尺寸為2.5×2.5mm,可在5A電流下工作,光輸出達2001lm,作為固體照明光源有很大發(fā)展空間。

功率型LED的熱特性直接影響到LED的工作溫度、發(fā)光效率、發(fā)光波長、使用壽命等,因此,對功率型LED芯片的封裝設計、制造技術更顯得尤為重要。

COB型封裝

COB封裝可將多顆芯片直接封裝在金屬基印刷電路板MCPCB,通過基板直接散熱,不僅能減少支架的制造工藝及其成本,還具有減少熱阻的散熱優(yōu)勢。

從成本和應用角度來看,COB成為未來燈具化設計的主流方向。COB封裝的LED模塊在底板上安裝了多枚LED芯片,使用多枚芯片不僅能夠提高亮度,還有助于實現LED芯片的合理配置,降低單個LED芯片的輸入電流量以確保高效率。而且這種面光源能在很大程度上擴大封裝的散熱面積,使熱量更容易傳導至外殼。

技術介紹:

1、擴晶,把排列的密密麻麻的晶片弄開一點便于固晶。

2、固晶,在支架底部點上導電/不導電的膠水(導電與否視晶片是上下型PN結還是左右型PN結而定)然后把晶片放入支架里面。

3、短烤,讓膠水固化焊線時晶片不移動。

4、焊線,用金線把晶片和支架導通。

5、前測,初步測試能不能亮。

6、灌膠,用膠水把芯片和支架包裹起來。

7、長烤,讓膠水固化。

8、后測,測試能亮與否以及電性參數是否達標。

9、分光分色,把顏色和電壓大致上一致的產品分出來。

10、包裝。

四大LED創(chuàng)新封裝技術:

近年來隨著LED照明的普及和LED顯示屏應用領域的擴大,市場對LED封裝技術也提出了新的要求,下面來看看LED封裝領域出現的一些喜人的成就。

直插三合一

最近,深圳市金華光科技有限公司推出了直插三合一封裝技術,讓行業(yè)看到了LED顯示封裝技術革新的曙光。

據金華光科技郭建良介紹,三合一直插是目前直插產品的升級產品,并沒有改變傳統直插燈的分裝工藝,但在產品結構及組合上突破,把RGB封在一個燈里,采用四個燈腳。“傳統的全彩要三個單燈作為一個相素點,現在只要一個單燈就能做到同樣的效果,這樣就大大降低了生產和物料成本,使產品具有出色的價格競爭力”。戶外直插三合一解決了用戶顯示性能和耐候性不可兼得的兩難,

食人魚

食人魚LED,是一種封裝,正方形的,透明樹脂封裝,四個引腳,負極處有個缺腳的LED。食人魚是散光型的LED,發(fā)光角度大于120度,發(fā)光強度很高,而且能承受更大的功率。車用剎車燈\轉向燈用的比較多。據說這種LED剛剛誕生的時候立刻引起了大家的關注,其發(fā)展趨勢象食人魚一樣兇猛故得此名。另外一種說法是因為它的形狀很像亞馬孫河中的食人魚。

食人魚系列顯示屏,是一款介于傳統直插燈和傳統室內表貼燈之間的三合一直插燈,相對于傳統戶外246、346直插燈做成的屏,食人魚系列5353的亮度高、白平衡一致性極好、視角大、紅綠藍燈芯光衰同步、金絲焊線、故障率低特點,這些都是食人魚系列最大的亮點。由食人魚5353所完成的全彩顯示屏戶外防護等級可達IP65以上,從正/側面看,消除了246、346、546燈珠一直未能解決的“花屏斑點”等現象。散熱方面更優(yōu)于戶外常用3528、5050等表貼三合一做成的燈珠。據業(yè)內人士聲稱,戶外三合一直插燈的市場前景比傳統的直插燈和表貼更為可觀。

COB

板上芯片(ChipOnBoard,COB)工藝過程首先是在基底表面用導熱環(huán)氧樹脂(一般用摻銀顆粒的環(huán)氧樹脂)覆蓋硅片安放點,然后將硅片直接安放在基底表面,熱處理至硅片牢固地固定在基底為止,隨后再用絲焊的方法在硅片和基底之間直接建立電氣連接。

如果裸芯片直接暴露在空氣中,易受污染或人為損壞,影響或破壞芯片功能,于是就用膠把芯片和鍵合引線包封起來。人們也稱這種封裝形式為軟包封。

COG

LED封裝廠宏齊完成了可使用不同基材的集成式封裝技術,目前初期采用的是雙拋片藍寶石基板。宏齊董事長汪秉龍指出COG技術可以依照客戶需求,將LED晶粒打在不同基板材料上。本次新開發(fā)的藍寶石基板集成式封裝技術可提升亮度30%,此COG產品將LED封于玻璃板或藍寶石板兩側,因中間基板色澤透明,LED的光將會更為均勻,并且此產品省略支架制程,可降低支架產品成本外,也有簡化制程優(yōu)勢。

十大LED封裝技術發(fā)展趨勢

LED封裝行業(yè)作為防潮柜(也叫防潮箱、干燥箱、干燥柜)行業(yè)的重要支撐及后續(xù)發(fā)展的重要行業(yè),為各大廠商所密切關注。據業(yè)內人士預測,未來LED封裝技術的發(fā)展主要是往十個趨勢發(fā)展。

一、中功率成為主流封裝方式。目前市場上的產品多為大功率LED產品或是小功率LED產品,它們雖各有優(yōu)點,但也有著無法克服的缺陷。而結合兩者優(yōu)點的中功率LED產品應運而生,成為主流封裝方式。

二、新材料在封裝中的應用。由于耐高溫、抗紫外以及低吸水率等更高更好的環(huán)境耐受性,熱固型材料EMC、熱塑性PCT、改性PPA以及類陶瓷塑料等材料將會被廣泛應用。

三、芯片超電流密度應用。今后芯片超電流密度,將由350MA/mm?發(fā)展為700MA/mm?,甚至更高。而芯片需求電壓將會更低,更平滑的VI曲線(發(fā)熱量低),以及ESD與VF兼顧。

四、COB應用的普及。憑借低熱阻、光型好、免焊接以及成本低廉等優(yōu)勢,COM應用在今后將會得到廣泛普及。

五、更高光品質的需求。主要是針對室內照明,晶臺光電將會以LED室內照明產品RA達到80為標準,以RA達到90為目標,盡量使照明產品的光色接近普蘭克曲線,這樣的光才能夠均勻、無眩光。

六、國際國內標準進一步完善。相信隨著LED封裝技術的不斷精進,國內國際上對于LED產品的質量標準也會不斷完善。

七、集成封裝式光引擎成為封裝價值觀。集成封裝式光引擎將會成為晶臺下一季研發(fā)重點。

八、去電源方案(高壓LED)。今后室內照明將更關注品質,而在成本因素驅動下,去電源方案逐步會成為可接受的產品,而高壓LED充分迎合了去電源方案,但其需要解決的是芯片可靠性需要加強。

九、適用于情景照明的多色LED光源。情景照明將是LED照明的核心競爭力,而未來LED照明的第二次起飛則需要依靠情景照明來實現。

十、光效需求相對降低,性價比成為封裝廠制勝法寶。今后室內照明不會太關注光效,而會更注重光的品質。而隨著封裝技術提高,LED燈具成本降低成為替代傳統照明光源的動力。

LED封裝從直插式LED,到大功率LED、PLCCLED,再到陶瓷封裝、EMC封裝,以及時下最熱門的芯片級封裝CSP,整個技術演變始終圍繞著性價比(lm/$)為主題而展開。

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