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1 LED芯片類型

LED芯片類型從結(jié)構(gòu)角度上主要分為三類：水平電極芯片，倒裝芯片和垂直電極芯片。

如下圖1 所示

2 LED的封裝

封裝是實(shí)現(xiàn)LED從芯片走向最終產(chǎn)品所必需的中間環(huán)節(jié)，封裝的功能在于提供芯片足夠的保護(hù)，防止芯片在空氣中長期暴露或機(jī)械損傷而失效，以提高芯片的穩(wěn)定性;；對于LED封裝，還需要具有良好光取出效率和良好的散熱性，好的封裝可以讓LED具備更好的發(fā)光效率和散熱環(huán)境，進(jìn)而提升LED的壽命。

封裝的作用：實(shí)現(xiàn)輸入電信號，保護(hù)芯片正常工作，輸出可見光的功能。

3 常用的LED芯片封裝形式

1）引腳式封裝

2）平面式封裝

3）表貼封裝

4）食人魚封裝

5）功率型封裝

4 引腳式封裝結(jié)構(gòu)

LED引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(jié)構(gòu)，品種數(shù)量繁多，技術(shù)成熟度較高，封裝內(nèi)結(jié)構(gòu)與反射層仍在不斷改進(jìn)。

LED芯片粘結(jié)在引線支架上。正極用金線鏈接在一個(gè)支架上，負(fù)極用金絲連接在支架反射杯子內(nèi)或者用銀漿直接粘結(jié)在支架反射杯內(nèi)。頂部用環(huán)氧樹脂包封，做成圓柱+半球型。環(huán)氧樹脂的形狀起到透鏡的作用，控制光束發(fā)散角。同時(shí)環(huán)氧樹脂的折射率起到芯片與空氣的過渡，提高芯片的發(fā)光效率，芯片的折射率高，對空氣的全反射角度小，而對環(huán)氧樹脂，全反射角度增大，可以使得更多的光輸出。

一般此種LED chip的尺寸是0.25mmX0.25mm，封裝后元件的半徑是5mm，發(fā)光功率1~2 流明，工作電流是20~30mA。傳統(tǒng)小晶片LED因?yàn)榘l(fā)光功率低，限制了其應(yīng)用。大部分用在顯示或者指示方面。比如儀器的指示燈。

4.1引腳式封裝的工藝

5 平面式封裝

平面式封裝就是將多個(gè)LED芯片組合封裝成一個(gè)平面的結(jié)構(gòu)型封裝。通過LED的適當(dāng)連接（串聯(lián)和并聯(lián)）和合適的光學(xué)結(jié)構(gòu)，可構(gòu)成發(fā)光顯示器的發(fā)光段和發(fā)光點(diǎn)，然后由這些發(fā)光段和發(fā)光點(diǎn)組成各種發(fā)光顯示器，如數(shù)碼管、“米”字管和矩陣管等。

以美國Cree公司的Xlamp XP-E產(chǎn)品為例，采用的是一種生產(chǎn)效率更高的封裝制造工藝，以陶瓷作為封裝基板，產(chǎn)品單元在一片陶瓷基板上，呈平面狀，陣列式排布在一起。在每個(gè)基板單元上安裝芯片，然后在陶瓷基板上封裝一層硅膠，并形成所需要的光學(xué)透鏡結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)包括陶瓷基板，新品，Au線和塑封硅膠等。

6 表貼封裝（SMD）

表貼式封裝（SMD）是一種新型表貼式封裝。具有體積小、散射角大、發(fā)光均勻性好、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。其發(fā)光顏色可以是白光在內(nèi)的各種顏色，很適合做手機(jī)的鍵盤顯示照明，電視機(jī)的背光照明，以及需要照明或指示的電子產(chǎn)品，近年來貼片封裝有向大尺寸和高功率的方向發(fā)展，一個(gè)貼片內(nèi)封裝三、四個(gè)Led芯片，可用于組裝照明產(chǎn)品。

7 食人魚封裝

食人魚封裝是正方形的，采用透明樹脂的封裝，因?yàn)樗男螤詈芟駚嗰R遜河中的食人魚Piranha，故稱為食人魚封裝。它有四個(gè)引腳，負(fù)極處有個(gè)缺腳。食人魚是散光型的LED，發(fā)光角度大于120度，發(fā)光強(qiáng)度很高，而且能承受更大的功率。由于食人魚LED所用的支架是銅制的，面積較大，因此傳熱和散熱快。LED點(diǎn)亮后，PN結(jié)產(chǎn)生的熱量很快就可以由支架的四個(gè)支腳到出到PCB的銅帶上。

食人魚封裝步驟

1）選定食人魚LED的支架

2）清洗支架

3）確定支架中沖凹下去碗的形狀大小及深淺

4）LED芯片固定在支架碗中

5）烘干

6）焊接LED芯片兩級

7）選用模粒

8）模粒中灌膠

9）焊好LED芯片的支架倒放在模粒中

10）烘干，脫模，切模

11）測試和分選

8 功率型封裝

隨著LED芯片輸入功率的提高,帶來了大的發(fā)熱量及要求高的出光效率,給LED的封裝技術(shù)提出了更新更高的要求,使得功率型LED的封裝技術(shù)成為近年來的研究熱點(diǎn)，功率型LED也是未來半導(dǎo)體照明的核心。

大功率LED封裝設(shè)計(jì)光，電，熱，結(jié)構(gòu)與工藝等方面如圖1 所示。具體而言，封裝的關(guān)鍵技術(shù)包括

8.1 地?zé)嶙璺庋b工藝

主要包括芯片布置，封裝材料選擇與工藝，熱沉設(shè)計(jì)等。LED封裝熱阻主要包括材料內(nèi)部熱阻和界面熱阻。散熱基板的作用就是吸收芯片產(chǎn)生的熱量，并傳導(dǎo)到熱沉上，實(shí)現(xiàn)與外界的熱交換。常用的散熱基板材料包括硅，金屬（鋁，銅）、陶瓷（如Al2O3,AlN,SiC）和符合材料等。封裝界面對熱阻影響也很大，如果不能正確處理界面就難以獲得良好的散熱效果。因此，芯片和散熱基板間的熱界面材料選擇十分重要。LED封裝采用低溫或者共晶焊料，錫膏或者摻納米顆粒的導(dǎo)電銀膠作為界面材料可以大大降低界面熱阻。

8.2 高取光率封裝結(jié)構(gòu)和工藝

芯片發(fā)光輻射產(chǎn)生的光子在向外發(fā)射時(shí)產(chǎn)生的損失，主要包括三個(gè)方面：1）芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷以及材料的吸收；2）光子在出射界面由于折射率差引起的反射損失；3）由于入射角大于全反射臨界角引起的全反射損失。通過在芯片表面涂敷一層折射率相對較高的透明膠層（灌封膠），由于該膠層處于芯片和空氣之間，從而有效減少了光子在界面的損失，提高了取光效率。

8.3 封裝工藝