探討LED封裝結構及其技術(shù)

　　6 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(chǎn)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(wèn)題，因此，管殼及封裝也是其關(guān)鍵技術(shù)，能承受數W功率的LED封裝已出現。5W系列白、綠、藍綠、藍的功率型LED從2003年初開(kāi)始供貨，白光LED光輸出達 1871m，光效44．31m／W綠光衰問(wèn)題，開(kāi)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 2001m，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(diǎn)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(xiàn)進(jìn)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(diǎn)：熱阻低，一般僅為14℃／W，只有常規LED的1／10；可靠性高，封裝內部填充穩定的柔性膠凝體，在-40-120℃范圍，不會(huì )因溫度驟變產(chǎn)生的內應力，使金絲與引線(xiàn)框架斷開(kāi)，并防止環(huán)氧樹(shù)脂透鏡變黃，引線(xiàn)框架也不會(huì )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(xué)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(gè)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(shí)作為熱沉。管芯的鍵合引線(xiàn)通過(guò)底座上制作的兩個(gè)接觸點(diǎn)與正、負極連接，根據所需輸出光功率的大小來(lái)確定底座上排列管芯的數目，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(xué)設計形狀進(jìn)行包封。這種封裝采用常規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(xiàn)，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(chǎn)品組裝在一個(gè)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(xiàn)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(lái)，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(cháng)、使用壽命等，因此，對功率型LED芯片的封裝設計、制造技術(shù)更顯得尤為重要。

　　7 LED發(fā)展及應用前景

　　近幾年，LED的發(fā)光效率增長(cháng)100倍，成本下降10倍，廣泛用于大面積圖文顯示全彩屏，狀態(tài)指示、標志照明、信號顯示、液晶顯示器的背光源，汽車(chē)組合尾燈及車(chē)內照明等等方面，其發(fā)展前景吸引全球照明大廠(chǎng)家都先后加入LED光源及市場(chǎng)開(kāi)發(fā)中。極具發(fā)展與應用前景的是白光LED，用作固體照明器件的經(jīng)濟性顯著(zhù)，且有利環(huán)保，正逐步取代傳統的白熾燈，世界年增長(cháng)率在20％以上，美、日、歐及中國臺灣省均推出了半導體照明計劃。目前，普通白光LED發(fā)光效率251m／W，專(zhuān)家預計2005年可能超過(guò)3001m／W。功率型LED優(yōu)異的散熱特性與光學(xué)特性更能適應普通照明領(lǐng)域，被學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界認為是LED進(jìn)入照明市場(chǎng)的必由之路。為替代熒光燈、白光LED必須具有150-2001m／W的光效，且每Im的價(jià)格應明顯低于 0．015／Im（現價(jià)約0．25$／Im，紅LED為0．065／Im），要實(shí)現這一目標仍有很多技術(shù)問(wèn)題需要研究，但克服解決這些問(wèn)題并不是十分遙遠的事。按固體發(fā)光物理學(xué)原理，LED的發(fā)光效率能近似100％，因此，LED被譽(yù)為21世紀新光源，有望成為繼白熾燈、熒光燈、高強度氣體放電燈之后的第四代光源。

　　8 結束語(yǔ)

　　國內LED產(chǎn)業(yè)中有20余家上、中游研制及生產(chǎn)單位和150余家后道封裝企業(yè)，高端封裝產(chǎn)品還未見(jiàn)推向市場(chǎng)。目前，完成GaN基藍綠光LED中游工藝技術(shù)產(chǎn)業(yè)化研究，力爭在短期內使產(chǎn)品的性能指標達到國外同時(shí)期同類(lèi)產(chǎn)品的水平，力爭在較短時(shí)間內達到月產(chǎn)10kk的生產(chǎn)能力，開(kāi)發(fā)白光照明光源用的功率型 LED芯片等新產(chǎn)品?？萍疾繉⑼度?000萬(wàn)元資金，啟動(dòng)國家半導體照明工程，注意終端產(chǎn)品，先從特種產(chǎn)品做起，以汽車(chē)、城市景觀(guān)照明作為市場(chǎng)突破口，把大功率、高亮度LED放在突出位置，它的成果將要服務(wù)于北京奧運會(huì )和上海世博會(huì )。無(wú)庸質(zhì)疑，產(chǎn)業(yè)鏈中的襯底、外延、芯片、封裝、應用需共同發(fā)展，多方互動(dòng)培植，封裝是產(chǎn)業(yè)鏈中承上啟下部分，需要關(guān)注與重視。