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1 LED芯片類型

LED芯片類型從結(jié)構(gòu)角度上主要分為三類：水平電極芯片，倒裝芯片和垂直電極芯片。

如下圖1 所示

2 LED的封裝

封裝是實現(xiàn)LED從芯片走向最終產(chǎn)品所必需的中間環(huán)節(jié)，封裝的功能在于提供芯片足夠的保護，防止芯片在空氣中長期暴露或機械損傷而失效，以提高芯片的穩(wěn)定性;；對于LED封裝，還需要具有良好光取出效率和良好的散熱性，好的封裝可以讓LED具備更好的發(fā)光效率和散熱環(huán)境，進而提升LED的壽命。

封裝的作用：實現(xiàn)輸入電信號，保護芯片正常工作，輸出可見光的功能。

3 常用的LED芯片封裝形式

1）引腳式封裝

2）平面式封裝

3）表貼封裝

4）食人魚封裝

5）功率型封裝

4 引腳式封裝結(jié)構(gòu)

LED引腳式封裝采用引線架作各種封裝外型的引腳，是最先研發(fā)成功投放市場的封裝結(jié)構(gòu)，品種數(shù)量繁多，技術(shù)成熟度較高，封裝內(nèi)結(jié)構(gòu)與反射層仍在不斷改進。

LED芯片粘結(jié)在引線支架上。正極用金線鏈接在一個支架上，負極用金絲連接在支架反射杯子內(nèi)或者用銀漿直接粘結(jié)在支架反射杯內(nèi)。頂部用環(huán)氧樹脂包封，做成圓柱+半球型。環(huán)氧樹脂的形狀起到透鏡的作用，控制光束發(fā)散角。同時環(huán)氧樹脂的折射率起到芯片與空氣的過渡，提高芯片的發(fā)光效率，芯片的折射率高，對空氣的全反射角度小，而對環(huán)氧樹脂，全反射角度增大，可以使得更多的光輸出。

一般此種LED chip的尺寸是0.25mmX0.25mm，封裝后元件的半徑是5mm，發(fā)光功率1~2 流明，工作電流是20~30mA。傳統(tǒng)小晶片LED因為發(fā)光功率低，限制了其應用。大部分用在顯示或者指示方面。比如儀器的指示燈。

4.1引腳式封裝的工藝

5 平面式封裝

平面式封裝就是將多個LED芯片組合封裝成一個平面的結(jié)構(gòu)型封裝。通過LED的適當連接（串聯(lián)和并聯(lián)）和合適的光學結(jié)構(gòu)，可構(gòu)成發(fā)光顯示器的發(fā)光段和發(fā)光點，然后由這些發(fā)光段和發(fā)光點組成各種發(fā)光顯示器，如數(shù)碼管、“米”字管和矩陣管等。

以美國Cree公司的Xlamp XP-E產(chǎn)品為例，采用的是一種生產(chǎn)效率更高的封裝制造工藝，以陶瓷作為封裝基板，產(chǎn)品單元在一片陶瓷基板上，呈平面狀，陣列式排布在一起。在每個基板單元上安裝芯片，然后在陶瓷基板上封裝一層硅膠，并形成所需要的光學透鏡結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)包括陶瓷基板，新品，Au線和塑封硅膠等。

6 表貼封裝（SMD）

表貼式封裝（SMD）是一種新型表貼式封裝。具有體積小、散射角大、發(fā)光均勻性好、可靠性高等優(yōu)點。其發(fā)光顏色可以是白光在內(nèi)的各種顏色，很適合做手機的鍵盤顯示照明，電視機的背光照明，以及需要照明或指示的電子產(chǎn)品，近年來貼片封裝有向大尺寸和高功率的方向發(fā)展，一個貼片內(nèi)封裝三、四個Led芯片，可用于組裝照明產(chǎn)品。

7 食人魚封裝

食人魚封裝是正方形的，采用透明樹脂的封裝，因為它的形狀很像亞馬遜河中的食人魚Piranha，故稱為食人魚封裝。它有四個引腳，負極處有個缺腳。食人魚是散光型的LED，發(fā)光角度大于120度，發(fā)光強度很高，而且能承受更大的功率。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點亮后，PN結(jié)產(chǎn)生的熱量很快就可以由支架的四個支腳到出到PCB的銅帶上。

食人魚封裝步驟

1）選定食人魚LED的支架

2）清洗支架

3）確定支架中沖凹下去碗的形狀大小及深淺

4）LED芯片固定在支架碗中

5）烘干

6）焊接LED芯片兩級

7）選用模粒

8）模粒中灌膠

9）焊好LED芯片的支架倒放在模粒中

10）烘干，脫模，切模

11）測試和分選

8 功率型封裝

隨著LED芯片輸入功率的提高,帶來了大的發(fā)熱量及要求高的出光效率,給LED的封裝技術(shù)提出了更新更高的要求,使得功率型LED的封裝技術(shù)成為近年來的研究熱點，功率型LED也是未來半導體照明的核心。

大功率LED封裝設計光，電，熱，結(jié)構(gòu)與工藝等方面如圖1 所示。具體而言，封裝的關(guān)鍵技術(shù)包括

8.1 地熱阻封裝工藝

主要包括芯片布置，封裝材料選擇與工藝，熱沉設計等。LED封裝熱阻主要包括材料內(nèi)部熱阻和界面熱阻。散熱基板的作用就是吸收芯片產(chǎn)生的熱量，并傳導到熱沉上，實現(xiàn)與外界的熱交換。常用的散熱基板材料包括硅，金屬（鋁，銅）、陶瓷（如Al2O3,AlN,SiC）和符合材料等。封裝界面對熱阻影響也很大，如果不能正確處理界面就難以獲得良好的散熱效果。因此，芯片和散熱基板間的熱界面材料選擇十分重要。LED封裝采用低溫或者共晶焊料，錫膏或者摻納米顆粒的導電銀膠作為界面材料可以大大降低界面熱阻。

8.2 高取光率封裝結(jié)構(gòu)和工藝

芯片發(fā)光輻射產(chǎn)生的光子在向外發(fā)射時產(chǎn)生的損失，主要包括三個方面：1）芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷以及材料的吸收；2）光子在出射界面由于折射率差引起的反射損失；3）由于入射角大于全反射臨界角引起的全反射損失。通過在芯片表面涂敷一層折射率相對較高的透明膠層（灌封膠），由于該膠層處于芯片和空氣之間，從而有效減少了光子在界面的損失，提高了取光效率。

8.3 封裝工藝