文档介绍：LED的封装
摘要:本设计主要论述了LED封装技术的发展趋势以及封装的步骤,包括LED封装的生产工艺和封装工艺。以防止湿气等由外部侵入;以机械方式支持导线;有效地将内部产生的热排出;提供能够手持的形体等封装目的阐述了LED封装对产品带来的优异。LED产品应用技术的进步为LED显示屏产品市场扩展和开创新的应用领域提供了创新技术支持。
关键词:LED生产工艺、LED封装工艺、封装目的
1 引言
中国LED显示屏产业起步于上世纪90年代初,发展迅速;进入21世纪以来,LED显示屏产业面临良好的市场发展机遇;一方面,需求不断扩大,电子政务、政务公开、公众信息展示等需求旺盛;另一方面,技术的进步为LED显示屏产品市场扩展和开创新的应用领域提供了创新技术支持,再一方面,奥运会和世博会的契机,加快了该产业的发展。LED显示屏的最大特点其制造不受面积限制,可达几十甚至几百平方米以上,应用于室内/室外的各种公共场合显示文字、图形、图像、动画、视频图像等各种信息,具有较强的广告渲染力和震撼力。其高亮度、全彩化、便捷快速的错误侦查及LED亮度的自由调节是市场的发展趋势。
相较于白炽灯、紧凑型荧光灯等传统光源,发光二极管(LED)具有发光效率高、寿命长、指向性高等诸多优势,日益受到业界青睐而被用于通用照明(General Lighting)市场。
LED照明应用要加速普及,短期内仍有来自成本、技术、标准等层面的问题必须克服,技术方面,包括色温、显***和效率提升等问题,仍有待进一步改善。
而LED在通用照明市场的应用涉及多方面的要求,须从系统的角度去考虑,如LED光源、电源转换、驱动控制、散热和光学等。
目前,LED芯片技术的发展关键在于基底材料和晶圆生长技术。基底材料除了传统的蓝宝石材料、硅(Si)、碳化硅(SiC)以外,氧化锌(ZnO)和氮化镓(GaN)等也是当前研究的焦点。无论是重点照明和整体照明的大功率芯片,还是用于装饰照明和一些简单辅助照明的小功率芯片,技术提升的关键均围绕如何研发出更高效率、更稳定的芯片。
因此,提高LED芯片的效率成为提升LED照明整体技术指标的关键。在短短数年内,借助芯片结构、表面粗化、多量子阱结构设计等一系列技术的改进,LED在发光效率出现重大突破。相信随着该技术的不断成熟,LED量子效率将会得到进一步的提高,LED芯片的发光效率也会随之攀升。
2 LED封装的目的
封装之主要目的是为了确保半导体芯片和下层电路间之正确电气和机械性的互相接续,及保护芯片不让其受到机械、热、潮湿及其它种种的外来冲击。选择封装方法、材料和运用机台时,须考虑到LED磊晶的外形、电气/机械特性和固晶精度等因素。因LED有其光学特性,封装时也须考虑和确保其在光学特性上能够满足。
无论是垂直LED或SMD封装,都必须选择一部高精度的固晶机,因LED晶粒放入封装的位置精准与否是直接影响整件封装器件发光效能。若晶粒在反射杯内的位置有所偏差,光线未能完全反射出来,影响成品的光亮度。但若一部固晶机拥有先进的预先图像辨识系统(PRSystem),尽管品质参差的引线框架,仍能精准地焊接于反射杯内预定之位置上。
一般低功率LED器件(如指示设备和手机键盘的照明)主要是以银浆固晶,但由于银浆本身不能抵受高温,在提升亮度的同时,发热现象也会产生,因而影响产品。要获得高品质高功率的LED,新的固晶工艺随之而发展出来,其中一种就是利用共晶焊接技术,先将晶粒焊接于一散热基板(soubmount)或热沉(heatsink)上,然后把整件晶粒连散热基板再焊接于封装器件上,这样就可增强器件散热能力,令发相对地增加。至于基板材料方面,硅(Silicon)、铜(Copper)及陶瓷(Ceramic)等都是一般常用的散热基板物料。
半导体封装使诸如二极管、晶体管、IC等为了维护本身的气密性,并保护不受周围环境中湿度与温度的影响,以及防止电子组件受到机械振动、冲击产生破损而造成组件特性的变化。因此,封装的目的有下列几点:
①防止湿气等由外部侵入;
②以机械方式支持导线;
③有效地将内部产生的热排出;
④提供能够手持的形体。
以陶瓷、金属材料封装的半导体组件的气密性较佳,成本较高,适用于可*性要求较高的使用场合。以塑料封装的半导体组件的气密性较差,但是成本低,因此成为电视机、电话机、计算机、收音机等民用品的主流。
3 LED的封装工艺
生产工艺
⑴生产:
a) 清洗:采用超声波清洗PCB或LED支架,并烘干。
b) 装架:在led管芯(大圆片)底部电极备上银胶后进行扩张,将扩张后的管芯(大圆片)安置在刺晶台上,在显微镜下用刺晶笔将管芯一个一个安装在PCB或LED支架相应的焊盘上,随后进行烧结使银胶固化。
c)压焊:用铝丝或金丝焊机