研究生课程小论文课程名称:新型电子器件封装论文题目 : 功率型 LED 封装技术论文评语 :成绩 : 任课教师 : 评阅日期 :目录摘要 (1)Abstract . ................................................................................................................ 1 1 绪论 ................................................................................................................... 2 1.1 LED 芯片结构 . ....................................................................................... 2 1.1.1 水平结构 ....................................................................................... 2 1.1.2 垂直结构 ....................................................................................... 3 1.1.3 倒装结构 ....................................................................................... 3 1.2 LED 的封装材料 . ................................................................................... 3 1.2.1 基板材料 ....................................................................................... 3 1.2.2 粘接材料 (4)1.2.3 封装胶 (4)2 LED封装方式和工艺 (5)2.1 LED 封装方式 . ....................................................................................... 5 2.1.1 引脚式封装 ................................................................................... 5 2.1.2 表面贴装式( SMT . ...................................................................... 5 2.1.3 板上芯片直装式( COB . .............................................................. 5 2.1.4 系统封装式( SiP (6)2.2 LED 封装工艺 . (6)3 LED封装的关键技术 (7)3.1 提高芯片的发光效率 ............................................................................. 7 3.2 出光通道的设计与材料选择 ................................................................. 8 3.2.1 光的萃取 ....................................................................................... 8 3.2.2 光的导出 ....................................................................................... 9 3.3 荧光粉的使用 ......................................................................................... 9 3.4 散热设计 ............................................................................................... 10 3.5 小结 ..................................................................................................... 10结论 ................................................................................................................... 11 参考文献 (12)功率型 LED 封装技术摘要 :随着 LED 在各方面应用的不断发展,对 LED 封装要求也随之提高。
通过阅读这方面的相关文献,从芯片结构、封装材料、封装方式、封装工艺以及封装关键技术等方面对 LED 封装技术作了介绍。
阐述了引脚式封装、表面贴装式(SMT 、板上芯片直装式 (COB和系统封装式 (SIP封装结构和封装所需的基板材料、粘接材料及封装胶。
同时对封装要考虑的四个关键技术:1芯片的发光效率; 2出光通道的设计与材料选择; 3荧光粉的使用; 4散热设计进行了讨论。
最后对功率型 LED 封装技术的发展进行了展望。
关键字:LED 封装、封装方式、 LED 工艺、封装材料、关键技术Abstract :With the development of LED application in all aspects, the requirement of LED packaging increases. The Packaging technologies of LED is introduced in the paper , including LED chip configuration, packaging materials, packagestructure,packaging process and key technology of the LED packaging. The lamp LED,surface mounted technology(SMT,chip on board (COBand system inpackage(SiPpackage structure,and sustrate materials, adhesive materials and packaging adhesive used in power white LED are introduced.At the same time, combining with theliterature to discuss four key techniques: 1 chip light-emitting efficiency;2 design of optical channel and material selection;3 the use of the phosphor powder;4 thermal design.Finally, the future of LED packaging technology is looked to.Key words: LED encapsulation、 package structure、 LED process、 packaging materials、 key technology1 绪论LED 具有节能、结构牢固、寿命长、发光响应速度快等特点 [1],已成为一种发展潜力巨大的新型照明光源。
功率型 LED 的研发和产业化是未来 LED 产业发展的重要方向之一。
目前, 已实现商业化应用的白光 LED 光效可达到 120 lm/W。
1.1 LED 芯片结构芯片作为 LED 器件的大脑,其光学特性决定了最终整个封装模型的性能, 为提高发光效率并解决散热等问题, LED 芯片结构的发展可主要概括为水平结构、倒装结构、垂直结构等几个阶段,包含各种尺寸,大功率和小功率芯片在尺寸方面差别较大 [2]。
1.1.1 水平结构LED(c flip-chip structureFig.1.1 Three kinds of typical structure of LED chip[3].极均位于芯片顶部, 由于顶部是芯片的出光面, 所以水平电极的存在会阻碍光的出射,出光效果较低。
1.1.2 垂直结构垂直结构即顶部与底部各为一电极,顶部只有一个电极(负极 ,出光效果也要较水平电极好, 而且芯片中的垂直电极使内部电子在垂直方向运动, 大大提高电子空穴对的复合速率及有源层的利用率。
当前, 在保证一定的发光效率的情况下, 向单个垂直结构的芯片内注入较大的电流以提高光通量已经逐渐成为 LED 芯片发展的方向 [4]。
2007年, Lumileds 公司上市了三维垂直结构的蓝光 LED 芯片封装( Rebel 。
1.1.3 倒装结构倒装芯片结构如 1.1(c所示。
倒装芯片即将水平电极结构芯片倒转,将其电极面作为反射面(电极图形往往涂满整个面提高反射效果 ,衬底作为出光面, 此时没有电极等因素阻碍光的输出, 出光效果较水平结构好。
另一方面, 此时由于电极的覆盖使得电流的扩散较均匀,提高了有源层的利用率。
与正装结构的 LED 相比,倒装焊芯片结构使产生热量由焊接层传导至硅衬底,再经硅衬底和粘结材料传导至金属底座[5]。
由于其有源发热区更接近于散热体,可降低内部热沉热阻。
但是目前的衬底材料、工艺以及焊接材料、技术等因素,制约了其传热性能的进一步提高。
1.2 LED 的封装材料通过选取适当的封装材料可以有效地提高发光效率, 降低系统的热阻, 以利于散热。
主要的封装材料包括基板材料、粘结材料及封装胶等。
1.2.1 基板材料在 LED 器件中,封装基板是承载芯片的重要组成部分,因此,作为基板材料, 其必须有高稳定性和高热导率, 其热膨胀系数要与芯片相匹配; 材料要有足够的强度和刚度, 对芯片起到支撑和保护的作用; 材料的成本要尽可能低, 以满足大规模商业化应用的要求 [6]。