表面貼裝封裝
在2002年,表面貼裝封裝的LED(
SMDLED)逐漸被市場所接受,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SMD LED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,SMD LED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。
表3示出常見的SMD LED的幾種尺寸,以及根據(jù)尺寸(加上必要的間隙)計算出來的最佳觀視距離。焊盤是其散熱的重要渠道,廠商提供的SMD LED的數(shù)據(jù)都是以4.0×4.0mm的焊盤為基礎的,采用回流焊可設計成焊盤與引腳相等。超高亮度LED產品可采用PLCC(塑封帶引線片式載體)-2封裝,通過獨特方法裝配高亮度管芯,產品熱阻為400K/W,可按CECC方式焊接,其發(fā)光強度在50mA驅動電流下達1250mcd。七段式的一位、兩位、三位和四位數(shù)碼SMD LED顯示器件的字符高度為12.7mm,顯示尺寸選擇范圍寬。PLCC封裝避免了引腳七段數(shù)碼顯示器所需的手工插入與引腳對齊工序,符合自動拾取—貼裝設備的生產要求,應用設計空間靈活,顯示鮮艷清晰。多色PLCC封裝帶有一個外部反射器,可簡便地與發(fā)光管或光導相結合,用反射型替代透射型光學設計,為大范圍區(qū)域提供統(tǒng)一的照明,研發(fā)在3.5V、1A驅動條件下工作的功率型SMD LED封裝。
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(shù)W功率的LED封裝已出現(xiàn)。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。
Luxeon系列功率LED是將A1GalnN功率型倒裝管芯倒裝焊接在具有焊料凸點的硅載體上,然后把完成倒裝焊接的硅載體裝入熱沉與管殼中,鍵合引線進行封裝。這種封裝對于取光效率,散熱性能,加大工作電流密度的設計都是最佳的。其主要特點:熱阻低,一般僅為14℃/W,只有常規(guī)LED的1/10;可靠性高,封裝內部填充穩(wěn)定的柔性膠凝體,在-40-120℃范圍,不會因溫度驟變產生的內應力,使金絲與引線框架斷開,并防止環(huán)氧樹脂透鏡變黃,引線框架也不會因氧化而玷污;反射杯和透鏡的最佳設計使輻射圖樣可控和光學效率最高。另外,其輸出光功率,外量子效率等性能優(yōu)異,將LED固體光源發(fā)展到一個新水平。
Norlux系列功率LED的封裝結構為六角形鋁板作底座(使其不導電)的多芯片組合,底座直徑31.75mm,發(fā)光區(qū)位于其中心部位,直徑約(0.375×25.4)mm,可容納40只LED管芯,鋁板同時作為熱沉。管芯的鍵合引線通過底座上制作的兩個接觸點與正、負極連接,根據(jù)所需輸出光功率的大小來確定底座上排列管芯的數(shù)目,可組合封裝的超高亮度的AlGaInN和AlGaInP管芯,其發(fā)射光分別為單色,彩色或合成的白色,最后用高折射率的材料按光學設計形狀進行包封。這種封裝采用常規(guī)管芯高密度組合封裝,取光效率高,熱阻低,較好地保護管芯與鍵合引線,在大電流下有較高的光輸出功率,也是一種有發(fā)展前景的LED固體光源。
在應用中,可將已封裝產品組裝在一個帶有鋁夾層的金屬芯PCB板上,形成功率密度LED,PCB板作為器件電極連接的布線之用,鋁芯夾層則可作熱沉使用,獲得較高的發(fā)光通量和光電轉換效率。此外,封裝好的SMD LED體積很小,可靈活地組合起來,構成模塊型、導光板型、聚光型、反射型等多姿多彩的照明光源。
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(xiàn)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。
半導體照明燈具要進入通用照明領域,生產成本是第一大制約因素。要降低半導體照明燈具的成本,必須首先考慮如何降低LED的封裝成本。傳統(tǒng)的
LED燈具做法是:LED光源分立器件→MCPCB光源模組→LED燈具,主要是基于沒有適用的核心光源組件而采取的做法,不但耗工費時,而且成本較高。實際上,如果走“COB光源模塊→LED燈具”的路線,不但可以省工省時,而且可以節(jié)省器件封裝的成本。
在成本上,與傳統(tǒng)
COB光源模塊在照明應用中可以節(jié)省器件封裝成本、光引擎模組制作成本和二次配光成本。在相同功能的照明燈具系統(tǒng)中,總體可以降低30%左右的成本,這對于半導體照明的應用推廣有著十分重大的意義。在性能上,通過合理地設計和模造微透鏡,COB光源模塊可以有效地避免分立光源器件組合存在的點光、眩光等弊端,還可以通過加入適當?shù)募t色
芯片組合,在不降低光源效率和壽命的前提下,有效地提高光源的顯色性(已經可以做到90以上)。
在應用上,COB光源模塊可以使照明燈具廠的安裝生產更簡單和方便。在生產上,現(xiàn)有的工藝技術和設備完全可以支持高良品率的COB光源模塊的大規(guī)模制造。隨著
LED照明市場的拓展,燈具需求量在快速增長,我們完全可以根據(jù)不同燈具應用的需求,逐步形成系列COB光源模塊主流產品,以便大規(guī)模生產。