LED封裝技術(shù)探討

LED的封裝有：支架排封裝，貼片封裝，模組封裝幾種，這些封裝方法都是我們常見和常用的。 　　一，常規(guī)現(xiàn)有的封裝方法及應(yīng)用領(lǐng)域 　　支架排封裝是最早采用，用來生產(chǎn)單個(gè)LED器件，這就是我們常見的引線型發(fā)光二極管(包括食人魚封裝)，它適合做儀器指示燈、城市亮化工程，廣告屏，護(hù)攔管，交通指示燈，及目前我國(guó)應(yīng)用比較普遍的一些產(chǎn)品和領(lǐng)域。 　　貼片封裝(SMD)是一種無引線封裝，體積小、薄，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。模組封裝也是一種多芯片封裝，在氧化鋁或氮化鋁基板上以較小的尺寸、高的封裝密度封裝幾十個(gè)或幾百個(gè)LED芯片，內(nèi)部的聯(lián)線是混聯(lián)型式，即有多個(gè)芯片的串聯(lián)、又有好幾路的并聯(lián)。這種封裝主要是擴(kuò)大功率，用做照明產(chǎn)品。模組封裝由于封裝的密度較高，應(yīng)用時(shí)產(chǎn)生的熱量大，散熱是解決應(yīng)用的首要問題。采用以上的封裝方法生產(chǎn)的器件，用于生產(chǎn)照明燈具都有一個(gè)共同特點(diǎn)：熱阻的道數(shù)較多，難以生產(chǎn)出高質(zhì)量的照明燈具，且模組本身與散熱器的連接處理要求比較高。目前所有的封裝方法都是將黃色熒光粉(YAG)和環(huán)氧樹脂按不同比列混合均勻，直接點(diǎn)到發(fā)藍(lán)光的LED芯片上，再加熱固化。這種常見的做法優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約材料，缺點(diǎn)是不利于散熱、熒光粉也會(huì)老化。因?yàn)榄h(huán)氧樹脂和熒光粉都不是導(dǎo)熱好的材料，且包裹整個(gè)芯片就會(huì)影響散熱。對(duì)于制造LED照明 燈具采用這種方法顯然不是最好的方案。 　　目前國(guó)外生產(chǎn)的大功率芯片，0.5瓦以上的白光芯片都是在藍(lán)光芯片上涂敷一層均勻的YAG熒光粉漿，外表看去是一粒黃色的立方體，(除用于焊接的二個(gè)金墊沒有熒光粉，這種方法比前面常用的方法可提高光效，因此在國(guó)外普遍使用。)在封裝時(shí)只要將這種白光芯片焊接在設(shè)計(jì)好的電路板上就可以，省去了涂敷熒光粉的工序。給燈具生產(chǎn)企業(yè)帶來了方便，但目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)芯片的供應(yīng)商還不能大批量生產(chǎn)此類LED白光芯片。 　　我國(guó)是較早開發(fā)LED路燈的國(guó)家，目前在國(guó)內(nèi)使用也不錯(cuò)，原因是國(guó)家重視“低碳經(jīng)濟(jì)”，2009年我國(guó)推行十城萬盞LED路燈，很多城市都有實(shí)驗(yàn)路段，以檢驗(yàn)LED路燈的可行性，我國(guó)是以路燈應(yīng)用為突破，而國(guó)外(歐司朗、日亞、三星等公司)則是以室內(nèi)照明為突破口，這二種路線究竟誰更具有優(yōu)勢(shì)，目前還未見分曉。就我國(guó)而言先從LED路燈照明為應(yīng)用方向，是國(guó)情所致，原因是我國(guó)國(guó)民收入較低，而LED室內(nèi)照明燈的成本較高，老百姓接受不了。而LED路燈的使用是政府出銀子，LED路燈生產(chǎn)企業(yè)正是看中了這一點(diǎn)。其實(shí)LED路燈的工作條件比室內(nèi)LED照明燈具更苛刻，要求更高，如能做到質(zhì)量過關(guān)(散熱、使用壽命、顯色性、可靠性等)，那么再來做室內(nèi)的LED照明燈就比較容易了。目前國(guó)外的LED巨頭都在大量推出幾百款甚至上千款的LED室內(nèi)照明燈具 ，價(jià)格在20—75美元之間，功率從幾瓦到二十瓦。但它們采用的封裝方法都是前面提及的，唯一飛利浦公司，使熒光粉涂敷在LED燈罩上，被評(píng)為2009年最有創(chuàng)意的LED照明產(chǎn)品之一。 　　筆者認(rèn)為：凡是LED照明燈具其制造都應(yīng)采用多芯片封裝和模組封裝(模組封裝是一種高密度的多芯片封裝)，而且最好是LED芯片直接封裝在燈具主體上，這樣熱阻的道數(shù)最少，可以取得較好的散熱效果。或者在燈具主體上制成敷有銅箔的線路體，其熱阻也較低，LED照明的功率至少也要幾瓦以上，所以都是多芯片使用，以往的封裝工藝就不適用，必須采用新的方法和工藝。采用多個(gè)封裝好的LED器件來組裝LED燈具，很難造出高質(zhì)量和高可靠的LED燈具的，希望從事LED燈具制造的技術(shù)人員能明白這一點(diǎn)。 　　二，熒光粉涂敷工藝的創(chuàng)新 　　模組封裝的熒光粉涂敷，目前所見到的還是將熒光粉漿直接涂敷在芯片上面，同一塊模組的熒光粉還是較一致，但對(duì)大批量生產(chǎn)就可能會(huì)出現(xiàn)不同的模組用眼睛看出色差來，較好的辦法是使用LED熒光粉薄膜或膜片，薄膜和膜片可以規(guī)?；a(chǎn)，一致性好，LED燈都是多芯片封裝，發(fā)出的光互相混合，經(jīng)過熒光粉膜或膜片轉(zhuǎn)換為白光，其色差可以消除。對(duì)薄膜和膜片的要求是： 　　1 能透過光線，厚度在0.1----0.5mm之間，熒光粉均勻，外觀平整。 　　2 光轉(zhuǎn)化效率要高，穩(wěn)定性要好，壽命長(zhǎng)，抗老化性好。 　　3 可做成有片基的和無片基的，做成薄片也可，看實(shí)施條件和成本。對(duì)片基要求是無色透明抗老化好。 　　4 加工成型方便，尺寸任意裁剪，成本低。 　　還有一種方法是將熒光粉和透明塑料按比例混合，通過注塑機(jī)和模具，直接生產(chǎn)出帶熒光粉的燈罩來，由燈罩將藍(lán)光轉(zhuǎn)換成白光。這樣就更省事和更方便，由于燈罩轉(zhuǎn)換的是混合的藍(lán)光，故輸出的白光是沒有色差，而且光線比較柔和不會(huì)產(chǎn)生眩光。 　　為了較好解決LED散熱的難題，應(yīng)該將燈具設(shè)計(jì)和封裝一并考慮，將封裝和LED散熱的散熱片做成一個(gè)整體，有效減少熱阻的道數(shù)，這是一種很有效和提高燈具 散熱的辦法。 　　目前市面上的LED日光燈 都不帶散熱片，這樣的燈具是無法做到高功率和高質(zhì)量以及長(zhǎng)壽命。正確的產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)該將散熱片一并考慮，工業(yè)化生產(chǎn)是將LED日光燈的散熱器，用模具擠壓出半圓帶翅片的鋁型材，再根據(jù)功率的大小裁切出需要的長(zhǎng)度，然后制出鋁基銅箔線路，將芯片固定在銅箔上，打金線連接或用幫定機(jī)幫定。這樣的燈具散熱效果好，只有二道熱阻，比常用的封裝方法少一到二道熱阻，有效降低芯片的溫度，對(duì)提高LED日光燈質(zhì)量和壽命都能起到作用。 　　另外一種方法是在鋁型材上設(shè)計(jì)出突條，根據(jù)需要銑出許多長(zhǎng)方形，在用普通(0.8—1.0mm厚)PCB線路板按照鋁型材的長(zhǎng)方形開長(zhǎng)方孔，將PCB線路板粘貼或鉚合在鋁型材上，LED芯片則固定在鋁型材上的長(zhǎng)方形突臺(tái)上，再用金線將PCB板上的線路和芯片相連。這種生產(chǎn)工藝最好，熱阻只有一道，散熱效果最好，生產(chǎn)LED燈具的廠家應(yīng)優(yōu)先采用這種方案，其次是再鋁型材上做銅箔線路的方法。只有這樣的創(chuàng)新，才能有效的解決LED長(zhǎng)條形燈具的散熱問題，也才能提高LED日光燈的質(zhì)量和壽命。 　　不斷的探索提升技術(shù)，LED照明 的未來發(fā)展呈現(xiàn)出艷陽高照之勢(shì)。