|
LED封裝技術(shù)是在分立器件封裝技術(shù)基礎上發(fā)展、演變而來(lái)的，但是卻有很大的特殊性。一般情況下而言，分立器件的管芯被密封在封裝體內，封裝的作用主要是保護管芯和完成電氣互連。而LED封裝則要完成輸出電信號，保護管芯正常工作，輸出可見(jiàn)光的功能。它既有電參數，又有光參數的設計及技術(shù)要求，因此無(wú)法簡(jiǎn)單地將分立器件的封裝應用到LED上面。 LED的核心發(fā)光部分是由P型和N型半導體構成的PN結管芯，當注入PN結的少數載流子與多數載流子復合時(shí)，就會(huì )發(fā)出可見(jiàn)光、紫外光和近紅外光。但PN結區發(fā)出的光子是非定向的，即向各個(gè)方向進(jìn)行的發(fā)射有相同的概率，因此，并不是管芯產(chǎn)生的所有光都可以釋放出來(lái)，這主要取決于半導體材料半導體質(zhì)量、管芯結構及幾何形狀、封裝內部結構與包裝材料。 常規直徑為5mm型LED封裝是先將邊長(cháng)0.25mm的正方形管芯黏結或燒結在引線(xiàn)架上，其中管芯的正極通過(guò)球行接觸點(diǎn)與金絲、鍵合為內引線(xiàn)與一條引腳相連，負極通過(guò)反射杯和引線(xiàn)架的另一引腳相連，然后將其頂部用環(huán)氧樹(shù)脂包裝起來(lái)。反射杯的作用是收集管芯側面、界面發(fā)出的光，向期望的方向角內發(fā)射。 頂部包裝的環(huán)氧樹(shù)脂做成一定形狀，有以下幾種作用：保護管芯不受外界侵蝕；采用不同的形狀和材質(zhì)，起透鏡或漫射透鏡功能，控制光的發(fā)散角；管芯折射率與空氣折射率太大時(shí)，致使管芯內部的全反射臨界角很小，其有源層產(chǎn)生的光只有小部分被取出，大部分易在管芯內部經(jīng)多次反射而被吸收，易發(fā)生全反射導致過(guò)多光損失，而選用相應折射率的環(huán)氧樹(shù)脂做過(guò)渡，可提高管芯的光出射效率。 用于構成管殼的環(huán)氧樹(shù)脂必須具有一定的耐濕性、絕緣性和機械強度，且對管芯發(fā)出光的折射率和透射率要高。因此選擇不同折射率的封裝材料，封裝幾何形狀對光子逸出效率的影響是不同的，發(fā)光強度的角分布也與管芯結構、光輸出方式、封裝透鏡所用材質(zhì)和形狀有關(guān)。若是采用尖形樹(shù)脂透鏡，可使光集中到LED軸線(xiàn)方向，使相應的視角較��；如果頂部的樹(shù)脂透鏡為圓形或平面型，則其相應視角將增大。 一般情況下，LED的發(fā)光波長(cháng)隨溫度變化，光譜寬度也隨之增加，從而影響顏色鮮亮度。另外，當正向電流流經(jīng)PN結時(shí)，發(fā)熱性損耗會(huì )使得PN結產(chǎn)生升溫。在室溫附近，溫度每升高1℃，LED的發(fā)光強度會(huì )相應減少1%左右。封裝散熱時(shí)保持色純度與發(fā)光強度非常重要，以往多采用減少驅動(dòng)電流的辦法來(lái)降低結溫，多數的LED驅動(dòng)電流限制在20mA左右。LED的光輸出會(huì )隨著(zhù)電流的增大而增加，目前很多功率型LED的驅動(dòng)電流可以達到70mA、100mA甚至1A級，因此需要改進(jìn)封裝結構。采用全新的LED封裝設計理念，運用低熱阻封裝結構及技術(shù)，可以改善熱特性。例如，可采用大面積芯片倒裝結構，選用導熱性能好的銀膠，增大金屬支架的表面積，將焊料凸點(diǎn)的硅載體直接裝在熱沉上等方法。此外，在應用設計中，PCB線(xiàn)路板等的熱設計、導熱性能十分重要。 |
