大功率LED封装技术

2 5大功率LED封装技术 内容 一 引言二 L型电极的大功率LED芯片的封装三 V型电极的大功率LED芯片的封装四 V型电极的LED芯片倒装封装五 集成LED的封装六 大功率LED封装的注意事项七 大功率LED产品实例 一 引言 LED发展方向同LED芯片的发展方向 大功率高效率 大功率LED封装关键技术 一 引言 二 L型电极的大功率LED芯片的封装 共晶焊接概念 美国GREE公司的1W大功率芯片 L型电极 它的上下各有一个电极 其碳化硅 SiC 衬底的底层首先镀一层金属 如金锡合金 一般做芯片的厂家已镀好 然后在热沉上也同样镀一层金锡合金 将LED芯片底座上的金属和热沉上的金属熔合在一起 共晶焊接 二 L型电极的大功率LED芯片的封装 共晶焊接封装注意事项 力学 一定要注意当LED芯片与热沉一起加热时 二者接触要好 最好二者之间加有一定压力 而且二者接触面一定要受力均匀 两面平衡 材料学 控制好金和锡的比例 这样焊接效果才好 电学 热沉也成为一个电极 接热沉与散热片时要注意导热同时要绝缘 二 L型电极的大功率LED芯片的封装 共晶点概念 加热温度也称为共晶点 温度的多少要根据金和锡的比例来定 AuSn 金80 锡20 共晶点为282 加热时间控制在几秒钟之内 AuSn 金10 锡90 共晶点为217 加热时间控制在几秒钟之内 AgSn 银3 5 锡96 5 共晶点为232 加热时间控制在几秒钟之内 二 L型电极的大功率LED芯片的封装 三 V型电极的大功率LED芯片的封装 V型电极的特点 电学 其中两个电极的p极和n极都在同一面 这种LED芯片的衬底通常是绝缘体 如Al2O3蓝宝石 光学 而且在绝缘体的底层外壳上一般镀有一层光反射层 可以使衬底的光反射回来 从而让光线从正面射出 以提高光效 三 V型电极的大功率LED芯片的封装 V型电极LED封装注意事项 机械 这种封装应在绝缘体下表面用一种导热 绝缘 胶把LED芯片与热沉粘合 电学 上面把两个电极用金丝焊出 特别要注意大功率LED通过的电流大 1WLED的电流一般为350mA 所以要用粗金丝 不过有时粗金丝不适用于焊线机 也可以并联焊两根金丝 这样使每根金丝通过的电流减少 三 V型电极的大功率LED芯片的封装 V型电极LED封装注意事项 热学 这种芯片的烘干温度是100 150 时间一般是60 90分钟 光学 发热量比较大 可以在LED芯片上盖一层硅凝胶 而不可用环氧树脂 这样做一方面可防止金丝热胀冷缩与环氧树脂不一致而被拉断 另一方面防止因温度高而使环氧树脂变黄变污 结果透光性能不好 所以在制作白光LED时应用硅凝胶调和荧光粉 如果LED芯片底层已镀上金锡合金 也可用第一种办法来做 三 V型电极的大功率LED芯片的封装 四 V型电极的LED芯片倒装封装 传统正装的LED 传统正装的LED问题 芯片结构透明电极层 不可缺少 因为p型GaN掺杂困难 太薄影响扩散电流 太厚对光的吸收多 金属透明电极要吸收30 40 的光 衬底 导热系统为35W m K 蓝宝石电极和引线 挡住部分光线出光 结论 这种结构光学特性 热学性能都不是最优的 四 V型电极的LED芯片倒装封装 问题的解决 倒装芯片 四 V型电极的LED芯片倒装封装 美国LumiledsLighting公司发明了Flipchip 倒装芯片 技术 蓝宝石透过率 四 V型电极的LED芯片倒装封装 倒装芯片封装方法简介 芯片 制备具有适合共晶焊接的大尺寸LED芯片底板 制备相应尺寸的硅底板 并在其上制作共晶焊接电极的金导电层和引出导电层两者连接 利用共晶焊接设备将大尺寸LED芯片与硅底板焊在一起 四 V型电极的LED芯片倒装封装 上游中游产业合作 生产芯片的厂家 市场上大多数产品已经倒装焊接好的 并装上防静电保护二极管 封装厂家 将硅底板与热沉用导热胶粘在一起 两个电极分别用一根 3mil金丝或两根 1mil金丝 四 V型电极的LED芯片倒装封装 倒装芯片封装考虑的问题 电学 由于LED是W级芯片 那么应该采用直径多大的金丝才合适 热学 怎样把倒装好的芯片固定在热沉上 是用导热胶还是用共晶焊接 光学 考虑在热沉上制作一个聚光杯 把芯片发出的光能聚集成光束 四 V型电极的LED芯片倒装封装 市场上常用的两种倒装法 分类依据 底板的不同硅底板倒装法陶瓷底板倒装法 步骤同上 只是将底板换为陶瓷的 即芯片 底板 连接 四 V型电极的LED芯片倒装封装 五 集成LED的封装 集成LED的封装思想 获得大功率的方法单个大功率芯片封装多个小功率芯片封装 多个大功率芯片封装 食人鱼LED是一种 集成多个封装好的LED再组合 五 集成LED的封装 亚克力 亚克力Acrylic 丙烯酸的 就是有机玻璃 聚甲基丙烯酸甲酯 透明度是所有塑料中最高的 亚克力是继陶瓷之后能够制造卫生洁具的最好的新型材料 作为一种特殊的有机玻璃 亚克力还可以用于飞机挡风玻璃并在恶劣环境下使用几十年 五 集成LED的封装 亚克力盒 五 集成LED的封装 亚克力餐桌 五 集成LED的封装 亚克力标牌 五 集成LED的封装 选择芯片 等效电阻相近 机械 在排列芯片时 要让每个LED芯片之间有一定的间隙 力学 固定住芯片推力不小于100g 不大于100g 100g作用的力作用在1mm正方形上的压强 电学 芯片串 并连接 金丝电极保持排列整齐 有弧度 无交叉 多芯片集成大功率LED工艺注意事项 五 集成LED的封装 多芯片集成大功率LED工艺注意事项 光学 保持固晶下面的热沉面光洁 让光线能从底座反射回来 从而增加出光 因此在铝基板上挖开的槽要光滑 这样有利于出光 机械 铝基板挖槽的大小和深度 要根据芯片的多少和出光角度的大小来确定 五 集成LED的封装 多芯片集成大功率LED工艺注意事项 工序 在固晶和焊线后 要按满电流20mA点亮一个小时 合格后才能进行点荧光粉和灌胶 封装好后 还要进行几个小时的老化 然后进行测试和分选 五 集成LED的封装 集成的思想 根据LED技术的发展 大功率的光源必须由多个芯片集成组合 所以多个芯片集成为大功率LED光源的技术和工艺必将不断发展 类推 LD LaserDiode 的封装也是这种集成的思想 五 集成LED的封装 六 大功率LED封装的注意事项 整体考虑根据LED芯片来选用封装的方式和相应的材料 LED芯片已倒装好 就必须采用倒装的办法来封装 如果是多个芯片集成的封装 按介绍方法进行 整体考虑 工作人员应该在原有设计的基础上进行实际操作 制作出样品进行测试 然后根据测试的结果进行分析 这样经过反复试验得出最佳效果 最后才能确定封装方案 六 大功率LED封装的注意事项 热沉材料的选择 经济的角度制造工艺的角度考虑铜和铝都是最好的热沉材料 六 大功率LED封装的注意事项 铜 铝及其合金的导热系数 六 大功率LED封装的注意事项 热沉的其它材料 选择银或在铜上镀一层银 这样的导热效果更好 导热的陶瓷 碳化硅也都可以用做热沉 而且效果也很好 六 大功率LED封装的注意事项 电极金丝和封装胶 由于大功率LED在通电后会产生较大的热量 并且如果用于封装的胶和金丝的膨胀系数不一样 那么膨胀时就会使金丝拉断或造成焊点接触电阻较大 从而影响了发光器件的质量 特别应注意的是 封装胶会因温度过高而出现胶体变黄 因此降低了透光度并影响光的输出 六 大功率LED封装的注意事项 应用大功率L