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第七章熒光粉、封裝與散熱內(nèi)容熒光粉種類及制備方法LED封裝概述LED封裝工藝LED散熱設(shè)計(jì)熒光粉分類熒光粉是一種顆粒狀發(fā)光材料,也稱發(fā)光粉或熒光體。分類:按余輝時(shí)間:長(zhǎng)余輝材料,短余輝材料按轉(zhuǎn)換方式:上轉(zhuǎn)換材料,下轉(zhuǎn)換材料按激發(fā)方式:光致發(fā)光,電致發(fā)光,陰極射線發(fā)光我們關(guān)注光致發(fā)光的燈用熒光粉,短余輝,下轉(zhuǎn)換目前熒光粉種類繁多,按基質(zhì)材料包括鋁酸鹽系,磷酸鹽系,硅酸鹽系,鎢酸鹽系,鉬酸鹽系,硼酸鹽系,釩酸鹽系,ZnO,ZnS等II-VI族系,以及Y2O3,Gd2O3等稀土氧化物基質(zhì)。絕大多數(shù)基質(zhì)均要采用254nm或365nm深紫外線激發(fā)。常用的摻雜激活劑包括Ce,Eu,Tb等稀土元素及Mn,Ag等非稀土元素。
Eu3+窄紅光,Eu2+,Ce3+寬帶發(fā)光,Tb3+綠光。
稀土離子發(fā)光與在晶格中所處的對(duì)稱環(huán)境密切相關(guān)。白光LED用熒光粉適用激發(fā)波長(zhǎng):藍(lán)光或近紫外光。發(fā)光效率高:5微米以上至十幾微米的球形顆粒,結(jié)晶良好,無雜相。穩(wěn)定無毒生產(chǎn)成本低YAG(Y3Al5O12:Ce3+),
TAG(Tb3Al5O12:Ce3+)藍(lán)光激發(fā)黃色熒光粉,可配合藍(lán)光芯片產(chǎn)生白光。YAG:日亞專利,目前最主流的產(chǎn)品。TAG:歐士朗專利,不容易做亮。ZnS系,S易分解,惡臭且腐蝕支架,淘汰產(chǎn)品。N化物(CaSiAlON:Eu2+等):穩(wěn)定,激發(fā)光譜寬,是優(yōu)質(zhì)紅粉,但貴,40RMB/g以上。熒光粉的使用就白光LED而言,熒光粉的使用是否合理,對(duì)其發(fā)光效率影響較大。首先要選用與芯片波長(zhǎng)相匹配的高受激轉(zhuǎn)換效率的熒光粉;其次是選用合適的載體膠調(diào)配熒光粉,并使其以良好的涂布方式均勻而有效地覆蓋在芯片的表面及四周,以達(dá)到最佳的激發(fā)效果。固相反應(yīng)法的特點(diǎn)合成溫度高、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)粉體團(tuán)聚嚴(yán)重,球磨后質(zhì)量又降低形貌不規(guī)則,粒徑分布過大容易產(chǎn)生雜相成本低,便于大規(guī)模生產(chǎn),主流制備方法。噴霧熱解法噴霧熱解法是將原材料溶于水或有機(jī)溶劑,然后通過噴霧裝置將其霧化噴入反應(yīng)容器內(nèi),在高溫下使溶液迅速揮發(fā),反應(yīng)物發(fā)生熱分解或其它化學(xué)反應(yīng),生成與初始反應(yīng)物不同的納米粒子。干燥所需時(shí)間短,可以獲得組分均勻的顆粒。操作簡(jiǎn)單,可連續(xù)進(jìn)行生產(chǎn)。容易產(chǎn)生有毒有害的腐蝕性氣體容易造成設(shè)備的老化和破損。水熱合成法水熱合成法的原理是在密閉的容器中,在水熱條件下原始混合物進(jìn)行反應(yīng)的一種合成方法。水熱合成法在熒光粉的合成上有獨(dú)到之處,制備出的產(chǎn)品發(fā)光均勻、顆粒度細(xì)小且分布均勻、不需研磨。對(duì)設(shè)備要求高,產(chǎn)量低。水熱法制備的ZnO球形介觀晶體內(nèi)容熒光粉種類及制備方法LED封裝概述LED封裝工藝LED散熱設(shè)計(jì)一、封裝的必要性
LED芯片只是一塊很小的固體,它的兩個(gè)電極要在顯微鏡下才能看見,加入電流之后他才會(huì)發(fā)光。在制作工藝上,除了要對(duì)LED芯片的兩個(gè)電極進(jìn)行焊接,從而引出正極、負(fù)極之外,同時(shí)還需要對(duì)LED芯片和兩個(gè)電極進(jìn)行保護(hù)。二、封裝的作用
實(shí)現(xiàn)輸入電信號(hào)、保護(hù)芯片正常工作、輸出可見光的功能,其中既有電參數(shù)又有光參數(shù)的設(shè)計(jì)及技術(shù)要求。
研發(fā)低熱阻、優(yōu)異光學(xué)特性、高可靠的封裝技術(shù)是新型LED走向?qū)嵱?、走向市?chǎng)的產(chǎn)業(yè)化必經(jīng)之路.三、LED封裝的方式的選擇
對(duì)LED封裝,要根據(jù)LED芯片的大小、功率大小來選擇合適的封裝方式。常用的LED芯片封裝方式包括:引腳式封裝平面式封裝表貼封裝食人魚封裝功率型封裝LED的封裝方式1.引腳式封裝(1)引腳式封裝結(jié)構(gòu)LED引腳式封裝采用引線架作為各種封裝外型的引腳,常見的是直徑為5mm的圓柱型(簡(jiǎn)稱Φ5mm)封裝。1、引腳式封裝(2)引腳式封裝過程(Φ5mm引腳式封裝)將邊長(zhǎng)0.25mm的正方形管芯粘結(jié)或燒結(jié)在引線架上(一般稱為支架);芯片的正極用金屬絲鍵合連到另一引線架上;負(fù)極用銀漿粘結(jié)在支架反射杯內(nèi)或用金絲和反射杯引腳相連;然后頂部用環(huán)氧樹脂包封,做成直徑5mm的圓形外形反射杯的作用是收集管芯側(cè)面、界面發(fā)出的光,向期望的方向角內(nèi)發(fā)射。頂部包封的環(huán)氧樹脂做成一定形狀,采用不同的形狀和材料性質(zhì)(摻或不摻散色劑)起透鏡或漫射透鏡功能,控制光的發(fā)散角。2、平面式封裝(1)原理平面式封裝LED器件是由多個(gè)LED芯片組合而成的結(jié)構(gòu)型器件。通過LED的適當(dāng)連接(包括串聯(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、矩陣管等。2、平面式封裝(2)結(jié)構(gòu)
3、表貼式封裝表面貼片LED(SMD)是一種新型的表面貼裝式半導(dǎo)體發(fā)光器件,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,可以滿足表面貼裝結(jié)構(gòu)的各種電子產(chǎn)品的需要,特別是手機(jī)、筆記本電腦。3、表貼式封裝
§6.2LED的封裝方式4、食人魚式封裝(1)結(jié)構(gòu)
4、食人魚式封裝(2)優(yōu)點(diǎn)為什么把著這種LED稱為食人魚,因?yàn)樗男螤詈芟駚嗰R孫河中的食人魚Piranha
。食人魚LED產(chǎn)品有很多優(yōu)點(diǎn),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)支腳導(dǎo)出到PCB的銅帶上。4、食人魚式封裝(2)優(yōu)點(diǎn)食人魚LED比φ3mm、φ5mm引腳式的管子傳熱快,從而可以延長(zhǎng)器件的使用壽命。一般情況下,食人魚LED的熱阻會(huì)比φ3mm、φ5mm管子的熱阻小一半,所以很受用戶的歡迎。功率型封裝功率型LED是未來半導(dǎo)體照明的核心,大功率LED有大的耗散功率,大的發(fā)熱量,以及較高的出光效率,長(zhǎng)壽命。三、功率型封裝目前功率型LED主要有:1.沿襲引腳式LED封裝思路的大尺寸環(huán)氧樹脂封裝三、功率型封裝2.仿食人魚式環(huán)氧樹脂封裝三、功率型封裝3.鋁基板(MCPCB)式封裝三、功率型封裝4.借鑒大功率三極管思路的TO封裝三、功率型封裝5.功率型SMD封裝內(nèi)容熒光粉種類及制備方法LED封裝概述LED封裝工藝LED散熱設(shè)計(jì)一、引腳式封裝工藝
五大物料五大制程晶片支架固晶銀膠金線焊線環(huán)氧樹脂封膠切腳測(cè)試一、引腳式封裝工藝1.主要工藝
一、引腳式封裝工藝1.主要工藝
一、引腳式封裝工藝2.主要工藝說明
(1)芯片檢驗(yàn)
用顯微鏡檢查材料表面是否有機(jī)械損傷及麻點(diǎn);芯片尺寸及電極大小是否符合工藝要求;電極圖案是否完整。
(2)擴(kuò)片
由于LED芯片在劃片后依然排列緊密間距很?。s0.1mm),不利于后工序的操作。采用擴(kuò)片機(jī)對(duì)黏結(jié)芯片的膜進(jìn)行擴(kuò)張,使LED芯片的間距拉伸到約0.6mm。也可以采用手工擴(kuò)張,但很容易造成芯片掉落浪費(fèi)等不良問題。2.主要工藝說明(3)點(diǎn)膠
在LED支架的相應(yīng)位置點(diǎn)上銀膠或絕緣膠。對(duì)于GaAs、SiC導(dǎo)電襯底,具有背面電極的紅光、黃光、黃綠芯片,采用銀膠。對(duì)于藍(lán)寶石絕緣襯底的藍(lán)光、綠光LED芯片,采用絕緣膠來固定芯片。2.主要工藝說明
(4)備膠
和點(diǎn)膠相反,備膠是用備膠機(jī)先把銀膠涂在LED背面電極上,然后把背部帶銀膠的LED安裝在LED支架上。備膠的效率遠(yuǎn)高于點(diǎn)膠,但不是所有產(chǎn)品均適用備膠工藝?!?.3LED封裝工藝一、引腳式封裝工藝2.主要工藝說明
(5)手工刺片將擴(kuò)張后LED芯片(備膠或未備膠)安置在刺片臺(tái)的夾具上,LED支架放在夾具底下,在顯微鏡下用針將LED芯片一個(gè)一個(gè)刺到相應(yīng)的位置上。手工刺片和自動(dòng)裝架相比有一個(gè)好處,便于隨時(shí)更換不同的芯片,適用于需要安裝多種芯片的產(chǎn)品?!?.3LED封裝工藝2.主要工藝說明
(6)自動(dòng)裝架
自動(dòng)裝架其實(shí)是結(jié)合了沾膠(點(diǎn)膠)和安裝芯片兩大步驟:先在LED支架上點(diǎn)上銀膠(絕緣膠),然后用真空吸嘴將LED芯片吸起移動(dòng)位置,再安置在相應(yīng)的支架位置上?!?.3LED封裝工藝一、引腳式封裝工藝2.主要工藝說明
(6)自動(dòng)裝架
自動(dòng)裝架在工藝上主要要熟悉設(shè)備操作編程,同時(shí)對(duì)設(shè)備的沾膠及安裝精度進(jìn)行調(diào)整。在吸嘴的選用上盡量選用膠木吸嘴,防止對(duì)LED芯片表面的損傷,特別是蘭、綠色芯片必須用膠木的。因?yàn)殇撟鞎?huì)劃傷芯片表面的電流擴(kuò)散層?!?.3LED封裝工藝2.主要工藝說明
(7)燒結(jié)燒結(jié)的目的是使銀膠固化,燒結(jié)要求對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)控,防止批次性不良。銀膠燒結(jié)的溫度一般控制在150℃,燒結(jié)時(shí)間2小時(shí)。根據(jù)實(shí)際情況可以調(diào)整到170℃,1小時(shí)。絕緣膠一般150℃,1小時(shí)?!?.3LED封裝工藝一、引腳式封裝工藝2.主要工藝說明
(7)燒結(jié)銀膠燒結(jié)烘箱的必須按工藝要求隔2小時(shí)(或1小時(shí))打開更換燒結(jié)的產(chǎn)品,中間不得隨意打開。燒結(jié)烘箱不得再其他用途,防止污染。§6.3LED封裝工藝一、引腳式封裝工藝2.主要工藝說明
(8)壓焊
壓焊的目的將電極引到LED芯片上,完成產(chǎn)品內(nèi)外引線的連接工作。
LED的壓焊工藝有兩種:金絲球焊鋁絲壓焊§6.3LED封裝工藝一、引腳式封裝工藝2.主要工藝說明
(8)壓焊1)鋁絲壓焊過程:先在LED芯片電極上壓上第一點(diǎn),再將鋁絲拉到相應(yīng)的支架上方,壓上第二點(diǎn)后扯斷鋁絲。2)金絲球焊過程:在壓第一點(diǎn)前先燒個(gè)球,其余過程類似?!?.3LED封裝工藝一、引腳式封裝工藝2.主要工藝說明
(8)壓焊
壓焊是LED封裝技術(shù)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),工藝上主要需要監(jiān)控的是壓焊金絲(鋁絲)拱絲形狀,焊點(diǎn)形狀,拉力。
對(duì)壓焊工藝的深入研究涉及到多方面的問題,如金(鋁)絲材料、超聲功率、壓焊壓力、劈刀(鋼嘴)選用、劈刀(鋼嘴)運(yùn)動(dòng)軌跡等等。§6.3LED封裝工藝一、引腳式封裝工藝2.主要工藝說明
(9)點(diǎn)膠封裝:TOP-LED和Side-LED適用點(diǎn)膠封裝。
§6.3LED封裝工藝一、引腳式封裝工藝2.主要工藝說明
(9)點(diǎn)膠封裝
點(diǎn)膠封裝基本上工藝控制的難點(diǎn)是氣泡、多缺料、黑點(diǎn)。設(shè)計(jì)上主要是對(duì)材料的選型,選用結(jié)合良好的環(huán)氧和支架。(一般的LED無法通過氣密性試驗(yàn))§6.3LED封裝工藝一、引腳式封裝工藝2.主要工藝說明
(9)點(diǎn)膠封裝手動(dòng)點(diǎn)膠封裝對(duì)操作水平要求很高(特別是白光LED),主要難點(diǎn)是對(duì)點(diǎn)膠量的控制,因?yàn)榄h(huán)氧在使用過程中會(huì)變稠。白光LED的點(diǎn)膠還存在熒光粉沉淀導(dǎo)致出光色差的問題。§6.3LED封裝工藝一、引腳式封裝工藝2.主要工藝說明
(10)灌膠封裝
Lamp-LED的封裝采用灌封的形式,灌封的過程是:先在LED成型模腔內(nèi)注入液態(tài)環(huán)氧,然后插入壓焊好的LED支架,放入烘箱讓環(huán)氧固化后,將LED從模腔中脫出即成型?!?.3LED封裝工藝2.主要工藝說明
(11)模壓封裝將壓焊好的LED支架放入模具中,將上下兩副模具用液壓機(jī)合模并抽真空,將固態(tài)環(huán)氧放入注膠道的入口加熱,用液壓頂桿壓入模具膠道中,環(huán)氧順著膠道進(jìn)入各個(gè)LED成型槽中并固化?!?.3LED封裝工藝一、引腳式封裝工藝2.主要工藝說明
(12)固化與后固化固化是指封裝環(huán)氧的固化,一般環(huán)氧固化條件在135℃,1小時(shí)。模壓封裝一般在150℃,4分鐘?!?.3LED封裝工藝一、引腳式封裝工藝2.主要工藝說明
(12)固化與后固化后固化是為了讓環(huán)氧充分固化,同時(shí)對(duì)LED進(jìn)行熱老化。后固化對(duì)于提高環(huán)氧與支架(PCB)的粘接強(qiáng)度非常重要。一般條件為120℃,4小時(shí)?!?.3LED封裝工藝一、引腳式封裝工藝2.主要工藝說明
(13)切筋和劃片
由于LED在生產(chǎn)中是連在一起的(不是單個(gè)),Lamp封裝LED采用切筋切斷LED支架的連筋。SMD-LED則是在一片PCB板上,需要?jiǎng)澠瑱C(jī)來完成分離工作?!?.3LED封裝工藝一、引腳式封裝工藝2.主要工藝說明(14)測(cè)試
測(cè)試LED的光電參數(shù)、檢驗(yàn)外形尺寸,同時(shí)根據(jù)客戶要求對(duì)LED產(chǎn)品進(jìn)行分選。(15)包裝
將成品進(jìn)行計(jì)數(shù)包裝。超高亮LED需要防靜電包裝。§6.3LED封裝工藝3.封裝設(shè)備(1)金相顯微鏡§6.3LED封裝工藝3.封裝設(shè)備(2)晶片擴(kuò)張機(jī)
§6.3LED封裝工藝3.封裝設(shè)備(3)點(diǎn)膠機(jī)§6.3LED封裝工藝(3)點(diǎn)膠機(jī)點(diǎn)膠機(jī)和固晶機(jī)一樣,精度要求高,這樣才能有效的控制膠量。膠量如果太多,芯片貼上去后就容易讓多余的膠擠壓出,阻擋和吸收的芯片周圍的發(fā)光,而且對(duì)反射杯壁發(fā)射出的光吸收,影響了光亮度;如果膠量太少,特別是進(jìn)入焊線的工序時(shí),使得芯片從杯底脫落,就會(huì)引起死燈、漏電等等而造成次品?!?.3LED封裝工藝3.封裝設(shè)備(4)背膠機(jī)§6.3LED封裝工藝3.封裝設(shè)備(5)固晶機(jī)§6.3LED封裝工藝3.封裝設(shè)備(5)固晶機(jī)LED的晶粒放入封裝位置的精確與否影響整件封裝器件的發(fā)光效能,若晶粒在反射杯內(nèi)的位置有所偏差,光線未能完全發(fā)射出來,影響成品的光亮度。因此,固晶機(jī)必須選擇高精度的固晶機(jī),最好是擁有先進(jìn)的預(yù)先圖象識(shí)別系統(tǒng)。§6.3LED封裝工藝3.封裝設(shè)備(6)焊線機(jī)§6.3LED封裝工藝(6)焊線機(jī)焊線機(jī)在用之前,要調(diào)好1焊和2焊的功率,溫度,壓力;以及超聲波的溫度,功率。讓這些參數(shù)能夠讓金線承受5g的拉力。這樣才不會(huì)讓以后的烘烤工序因?yàn)槲镔|(zhì)的膨脹系數(shù)不同而導(dǎo)致金線斷裂或者脫焊。§6.3LED封裝工藝3.封裝設(shè)備(7)灌膠機(jī)§6.3LED封裝工藝(7)灌膠機(jī)灌膠機(jī)的針頭必須都是保持在同一水平的位置,而且漏膠的通道不能有渣滓,而且密封的很好,針頭也必須隔段時(shí)間進(jìn)行清理。由于封裝后所形成的是由環(huán)氧樹脂形成的一層光學(xué)“透鏡”,倘若這層透鏡中混有雜質(zhì)就會(huì)使得出光效率不好,而且光斑中也會(huì)有黑點(diǎn)?!?.3LED封裝工藝3.封裝設(shè)備(8)烤箱
§6.3LED封裝工藝(8)烤箱烤箱必須是循環(huán)風(fēng),而且烤箱的隔層的托盤必須是保持水平的。在做白光LED的時(shí)候,點(diǎn)好的熒光粉必須要在烤箱內(nèi)烤干,但是如果不是循環(huán)風(fēng)和隔層的托盤,烤出的熒光粉分布不均勻,造成光斑的不均勻,還有可能造成熒光粉的溢出。§6.3LED封裝工藝3.封裝設(shè)備(9)液壓機(jī)§6.3LED封裝工藝3.封裝設(shè)備(10)切腳機(jī)§6.3LED封裝工藝3.封裝設(shè)備(11)測(cè)試機(jī)§6.3LED封裝工藝3.封裝設(shè)備(12)分光分色機(jī)§6.3LED封裝工藝二、SMDLED封裝工藝§6.3LED封裝工藝二、SMDLED封裝工藝§6.3LED封裝工藝三、DisplayLED封裝工藝§6.3LED封裝工藝三、DisplayLED封裝工藝§6.3LED封裝工藝四、食人魚LED封裝工藝1.選定食人魚LED的支架根據(jù)每一個(gè)食人魚管子要放幾個(gè)LED芯片,需要確定食人魚支架中沖凹下去的碗的形狀大小及深淺。§6.3LED封裝工藝四、食人魚LED封裝工藝2.清洗支架3.將LED芯片固定在支架碗中4.經(jīng)烘干后把LED芯片兩極焊好5.根據(jù)芯片的多少和出光角度的大小,選用相應(yīng)的模粒。食人魚LED封裝模粒的形狀是多種多樣的,有Φ3mm圓頭和Φ5mm圓頭,也有凹型形狀和平頭形狀,根據(jù)出光角度的要求可選擇相應(yīng)的封裝模粒?!?.3LED封裝工藝四、食人魚LED封裝工藝6.在模粒中灌滿膠,把焊好LED芯片的食人魚支架對(duì)準(zhǔn)模粒倒插在模粒中。7.待膠干后(用烘箱烘干),脫模即可8.然后放到切筋模上把它切下來9.接著進(jìn)行測(cè)試和分選?!?.3LED封裝工藝五、功率型封裝1、L型電極的大功率LED芯片的封裝美國(guó)GREE公司的1W大功率芯片(L型電極)封裝結(jié)構(gòu)中上下各有一個(gè)電極?!?.3LED封裝工藝五、功率型封裝1、L型電極的大功率LED芯片封裝首先在SiC襯底鍍一層金錫合金(一般做芯片的廠家已鍍好),然后在熱沉上同樣也鍍一層金錫合金,將LED芯片底座上的金屬和熱沉上的金屬熔合在一起,稱為共晶焊接?!?.3LED封裝工藝五、功率型封裝1、L型電極的大功率LED芯片的封裝這種封裝方式,一定要注意當(dāng)LED芯片與熱沉在一起加熱時(shí),二者要接觸好,最好二者之間加有一定壓力,而且二者接觸面受力均勻,兩面平衡??刂坪媒鸷湾a的比例,這樣焊接效果才好,這種方法做出來的LED的熱阻較小、散熱較好、光效較好?!?.3LED封裝工藝五、功率型封裝1、L型電極的大功率LED芯片的封裝這種封裝方式上下兩面輸入電流,如果與熱沉相連的一極是與熱沉直接導(dǎo)電的,則熱沉也成為一個(gè)電極。使用這種LED要測(cè)試熱沉是否與其接觸的一極是零電阻,若為零則是連通的。因此連接熱沉與散熱片時(shí)要注意絕緣,而且要使用導(dǎo)熱膠把熱沉與散熱片粘連好?!?.3LED封裝工藝五、功率型封裝2、V型電極的大功率LED芯片的封裝兩個(gè)電極的p極和n極都在同一面
§6.3LED封裝工藝五、功率型封裝2、V型電極的大功率LED芯片的封裝對(duì)V型電極的大功率LED芯片的襯底通常是絕緣體(如藍(lán)寶石)。而且在絕緣體的底層外殼上一般鍍有一層光反射層,可以使射到襯底的光反射回來,從而讓光線從正面射出,以提高光效?!?.3LED封裝工藝五、功率型封裝2、V型電極的大功率LED芯片的封裝這種封裝應(yīng)在絕緣體的下表面用一種(絕緣)膠把LED芯片與熱沉粘合,上面把兩個(gè)電極用金絲焊出。在封裝V型電極大功率LED芯片時(shí),由于點(diǎn)亮?xí)r發(fā)熱量比較大,可以在LED芯片上涂一層硅凝膠,而不可用環(huán)氧樹脂,這樣:§6.3LED封裝工藝五、功率型封裝2、V型電極的大功率LED芯片的封裝一方面可防止金絲熱膨脹冷縮與環(huán)氧樹脂不一致而被拉斷;另一方面防止因溫度高而使環(huán)氧樹脂變黃變污,結(jié)果透光性能不好。所以在制作V型電極大功率LED時(shí)應(yīng)用硅凝膠調(diào)和熒光粉?!?.3LED封裝工藝五、功率型封裝3、V型電極的大功率LED芯片倒裝封裝(2)正裝的LED芯片
GaN類正裝芯片封裝的LED的出光通道折射率變化為:有源層(n=2.4)→環(huán)氧樹脂(n=1.5)→空氣(n=1)。
§6.3LED封裝工藝五、功率型封裝3、V型電極的大功率LED芯片倒裝封裝(2)倒裝的LED芯片
§6.3LED封裝工藝五、功率型封裝3、V型電極的大功率LED芯片倒裝封裝(2)倒裝的LED芯片
GaN類倒裝芯片封裝的LED的出光通道折射率變化為:有源層(n=2.4)→藍(lán)寶石(n=1.8)→環(huán)氧樹脂(n=1.5)→空氣(n=1);
采用倒裝芯片封裝的LED的出光效率比正裝芯片要高。
§6.3LED封裝工藝五、大功率封裝4、集成LED芯片封裝
§6.3LED封裝工藝五、功率型封裝4、集成LED芯片封裝使用單層或雙層鋁基板作為熱沉,把單個(gè)芯片或多個(gè)芯片用固晶膠直接固定在鋁基板(或同基板)上,LED芯片的p和n兩個(gè)電極則鍵合在鋁基板表層的薄銅板上。根據(jù)所需功率的大小確定底座上排列LED芯片的數(shù)目,可組合封裝成1W、2W、3W等高亮度的大功率LED?!?.3LED封裝工藝六、白光LED封裝一般工藝流程
針對(duì)照明領(lǐng)域?qū)庠吹囊?,照明用功率型白光LED的封裝面臨著以下挑戰(zhàn):①更高的發(fā)光效率;(高效芯片,高萃取,低通道吸收)②更高的單燈光通量;(高效芯片,大面積芯片)③更好的光學(xué)特性(光指向性、色溫、顯色性等);(光學(xué)設(shè)計(jì),芯片與熒光粉匹配,熒光粉涂覆)④更大的輸入功率;(多芯片集成,良好散熱)⑤更高的可靠性(更低的失效率、更長(zhǎng)的壽命等);⑥更低的光通量成本。(工藝簡(jiǎn)單、成熟,通用化設(shè)計(jì))內(nèi)容熒光粉種類及制備方法LED封裝概述LED封裝工藝LED散熱設(shè)計(jì)
對(duì)于一般照明使用,將需要大量的LED元件集成在一塊模組中以達(dá)到所需之照度。但LED的光電轉(zhuǎn)換效率不高,大約只有15%至20%左右電能轉(zhuǎn)為光輸出,其余均轉(zhuǎn)換成為熱能。
熱量是LED的最大威脅之一,不僅影響LED的電氣性能,最終導(dǎo)致LED失效。如何讓LED保持長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)可靠工作是目前大功率LED器件封裝和系統(tǒng)封裝的關(guān)鍵技術(shù)。一、熱量來源
對(duì)于由PN結(jié)組成的發(fā)光二極管,當(dāng)正向電流從PN結(jié)流過時(shí),PN結(jié)有發(fā)熱損耗,這些熱量經(jīng)由粘結(jié)膠、灌封材料、熱沉等,輻射到空氣中。
在這個(gè)過程中每一部分材料都有阻止熱流的熱阻抗,也就是熱阻,熱阻是由器件的尺寸、結(jié)構(gòu)及材料所決定的固定值。一、熱量來源
設(shè)發(fā)光二極管的熱阻為Rth(0C/W),熱耗散功率為PD(W),此時(shí)由于電流的熱損耗而引起的PN結(jié)溫度上升為:
PN結(jié)結(jié)溫為:
其中TA為環(huán)境溫度。
二、熱量對(duì)LED的影響
LED發(fā)光過程中產(chǎn)生的熱量將會(huì)造成LED模組的溫度上升,當(dāng)溫度升高:1.發(fā)光強(qiáng)度降低:隨著芯片結(jié)溫的增加,芯片的發(fā)光效率效率也會(huì)隨之減少,LED亮度下降。同時(shí),由
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