第四章 LED的封装形式

一、LED常见分类

1、根据发光管发光颜色分类：

红光LED、橙光LED、绿光LED（黄绿、标准绿、纯绿）、蓝光LED……

上述各颜色可分为有色透明、无色透明、有色散射、无色散射四种。

2、根据发光管出光面特征分类：

圆灯、方灯、矩形、面发光管、表面安装用微型管；

从发光强度角分布有高指向性、标准型、散射型。

3、根据发光二极管的结构分类：

全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装。

4、根据发光强度和工作电流分类：

根据发光强度和工作电流，可分为普通亮度LED（发光强度<10mcd）、高亮度LED（10～100mcd）和超高亮度LED（发光强度>100mcd）。

 

二、LED封装形式简述

1、为什么要对LED进行封装

1）对LED封装的作用：LED封装的作用是将外线连接到LED芯片的电极上，不但可以保护LED芯片，而且起到提高发光效率的作用，所以LED封装不仅仅只是为了光辐射，更重要的是保护管芯正常工作。LED封装既有电参数，又有光参数的设计及技术要求，并不是一项简单的工作。

顶部包封的环氧树脂做成一定形状，其作用是：保护管芯等不受外界侵蚀；采用不同形状和材料，起透镜或漫射透镜的作用，控制光的发散角；管芯折射率与空气折射率相差较大，选用相应折射率的环氧树脂作过渡，可提高管芯的光出射效率。

2）对LED封装的要求：

◆用于构成LED管壳的环氧树脂须具有良好的耐湿性、绝缘性以及较高的机械强度，对管芯发出光的折射率和透射率高，选择不同折射率的封装材料，封装几何形状，对光子取出效率的影响是不同的；

◆发光强度的角分布也与管芯结构、光输出方式、封装透镜所用材料及其形状有关；

◆LED设计应用中，PCB板等的热设计、导热性能也十分重要。

2、LED封装形式

LED产品封装形式五花八门，根据不同的应用场合、不同的外形尺寸、散热方案和发光效果，设计和确定LED的封装形式。

1）LED按封装形式分类:

◆垂直LED（Lamp-Led）

◆平面封装LED（Flat pack-LED）

◆贴片式封装LED（SMD-LED）

◆侧发光LED（Side-LED）

◆顶部发光LED（Top-LED）

◆高功率LED（High Power-LED）

◆覆晶封装LED（Flip Chip-LED）

◆集成封装LED（Integration-LED 、Polycrystalline LED）

2）按LED芯片发光面分类：

◆点光源（发光灯）

◆面光源（面发光灯）

◆发光显示器（线或面）

 

三、几种常用LED的典型封装形式

1、lamp（引脚）式封装

1）引脚封装形式概述：LED脚式封装采用引线架作各种封装外形的引脚，是最先研发成功投放市场的封装结构，品种数量繁多，技术成熟，封装内结构与反射层仍在不断改进。标准LED被大多数客户认为是目前显示行业中最方便、最经济的解决方案。引脚封装最突出特点就是可弯曲成所需形状，体积小。

2）引脚式封装结构：支架、芯片、金线或铝线、反光杯、环氧树脂或硅胶透镜；

2、平面封装

1）平面封装概述（类型）

◆数码管：单位数码管、多位数码管、双色数码管；

◆点阵：单色点阵、双色点阵、各种字符字体；

◆光柱：单色光柱、多色光柱、环形光柱；

◆面光源：多芯片集成白光、大功率芯片组合、食人鱼封装；

◆SMD贴片：硬片、软片光带。

2）典型平面封装器件结构原理

3、贴片式（SMD）封装

1）SMD封装的工艺：

芯片安放—银浆固化—金丝键合—封装—烘干固化—划片—测试分选—编带—出货检查

2）测试LED与选择SMD

◆对SMD封装的LED进行测试，因为其体积小，不便于手工操作，所以必须使用自动测试仪器；

◆由于结构SMD型化，PCB的选材和版图设计十分重要；

◆对于PCB基板的质量要求包括：要有足够的精度、镀金属的厚度和质量必须确保金丝键合后的拉力大于8g、表面无粘污；

4、食人鱼封装

1）因为此种封装的形状很像亚马逊河中的食人鱼，故命名之；

2）食人鱼LED产品有很多优点，由于食人鱼LED所用的支架式铜制的，面积较大，因此传热和散热快。

3）食人鱼LED的封装工艺

4）食人鱼LED的应用

5、功率型封装

 

四、几种前沿领域的LED封装形式

1、高亮度、低衰减、完美配光的红绿蓝直插式椭圆封装

1）户外大型彩色LED显示屏用的椭圆形LED属于高端LED领域，需具备如下主要特异特性：高亮度、高抗静电性、一致性（波长、高度、角度）、低衰减、低失效率、红绿蓝配光一致性；

2）国内封装技术须在以下几个方面努力赶超国外：高亮度方面、高抗静电方面、高一致性方面、低衰减方面、低失效率方面、红绿蓝光一致性方面；

2、高防护等级的户外型SMD

户外高防护等级SMD满足耐高温、耐高湿、耐紫外线的苛刻条件，故在金属支架与PPA材料的粘合性能、外封胶水的抗UV性能、PPA材料抗UV性能、外封胶水与PPA的粘合性能、外封胶水的渗透性能等关键要素上须全面通过选材、试验工艺和管控来解决。

3、广色域、低衰减、高色温稳定性白色SMD

LED器件的一个重要应用领域是大尺寸液晶显示屏背光源。