LED的封裝有:支架排封裝,,貼片封裝,,模組封裝幾種,,這些封裝方法都是我們常見和常用的。
一,,常規(guī)現有的封裝方法及應用領域
支架排封裝是最早采用,,用來生產單個LED器件,這就是我們常見的引線型發(fā)光二極管(包括食人魚封裝),,它適合做儀器指示燈,、城市亮化工程,廣告屏,,護攔管,,交通指示燈,及目前我國應用比較普遍的一些產品和領域,。
貼片封裝(SMD)是一種無引線封裝,,體積小、薄,,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,,一個貼片內封裝三,、四個Led芯片,可用于組裝照明產品,。模組封裝也是一種多芯片封裝,在氧化鋁或氮化鋁基板上以較小的尺寸,、高的封裝密度封裝幾十個或幾百個LED芯片,,內部的聯線是混聯型式,即有多個芯片的串聯,、又有好幾路的并聯,。這種封裝主要是擴大功率,用做照明產品,。模組封裝由于封裝的密度較高,,應用時產生的熱量大,散熱是解決應用的首要問題,。采用以上的封裝方法生產的器件,,用于生產照明燈具都有一個共同特點:熱阻的道數較多,難以生產出高質量的照明燈具 ,,且模組本身與散熱器的連接處理要求比較高,。目前所有的封裝方法都是將黃色熒光粉(YAG)和環(huán)氧樹脂按不同比列混合均勻,直接點到發(fā)藍光的LED芯片上,,再加熱固化,。這種常見的做法優(yōu)點是節(jié)約材料,缺點是不利于散熱,、熒光粉也會老化,。因為環(huán)氧樹脂和熒光粉都不是導熱好的材料,且包裹整個芯片就會影響散熱,。對于制造LED照明 燈具采用這種方法顯然不是最好的方案,。
目前國外生產的大功率芯片,0.5瓦以上的白光芯片都是在藍光芯片上涂敷一層均勻的YAG熒光粉漿,,外表看去是一粒黃色的立方體,,(除用于焊接的二個金墊沒有熒光粉,這種方法比前面常用的方法可提高光效,,因此在國外普遍使用,。)在封裝時只要將這種白光芯片焊接在設計好的電路板上就可以,省去了涂敷熒光粉的工序,。給燈具生產企業(yè)帶來了方便,,但目前國內生產芯片的供應商還不能大批量生產此類LED白光芯片,。
我國是較早開發(fā)LED路燈 的國家,目前在國內使用也不錯,,原因是國家重視“低碳經濟”,,2009年我國推行十城萬盞LED路燈,很多城市都有實驗路段,,以檢驗LED路燈的可行性,,我國是以路燈應用為突破,而國外(歐司朗,、日亞,、三星等公司)則是以室內照明為突破口,這二種路線究竟誰更具有優(yōu)勢,,目前還未見分曉,。就我國而言先從LED路燈照明為應用方向,是國情所致,,原因是我國國民收入較低,,而LED室內照明燈的成本較高,老百姓接受不了,。而LED路燈的使用是政府出銀子,,LED路燈生產企業(yè)正是看中了這一點。其實LED路燈的工作條件比室內LED照明 燈具更苛刻,,要求更高,,如能做到質量過關(散熱、使用壽命,、顯色性,、可靠性等),那么再來做室內的LED照明燈就比較容易了,。目前國外的LED巨頭都在大量推出幾百款甚至上千款的LED室內照明燈具 ,,價格在20—75美元之間,功率從幾瓦到二十瓦,。但它們采用的封裝方法都是前面提及的,,唯一飛利浦公司,使熒光粉涂敷在LED燈罩上,,被評為2009年最有創(chuàng)意的LED照明產品之一,。
筆者認為:凡是LED照明燈具其制造都應采用多芯片封裝和模組封裝(模組封裝是一種高密度的多芯片封裝),而且最好是LED芯片直接封裝在燈具主體上,,這樣熱阻的道數最少,,可以取得較好的散熱效果?;蛘咴跓艟咧黧w上制成敷有銅箔的線路體,,其熱阻也較低,,LED照明的功率至少也要幾瓦以上,所以都是多芯片使用,,以往的封裝工藝就不適用,,必須采用新的方法和工藝。采用多個封裝好的LED器件來組裝LED燈具,,很難造出高質量和高可靠的LED燈具的,,希望從事LED燈具制造的技術人員能明白這一點。
二,,熒光粉涂敷工藝的創(chuàng)新
模組封裝的熒光粉涂敷,,目前所見到的還是將熒光粉漿直接涂敷在芯片上面,同一塊模組的熒光粉還是較一致,,但對大批量生產就可能會出現不同的模組用眼睛看出色差來,,較好的辦法是使用LED熒光粉薄膜或膜片,,薄膜和膜片可以規(guī)?;a,一致性好,,LED燈都是多芯片封裝,,發(fā)出的光互相混合,經過熒光粉膜或膜片轉換為白光,,其色差可以消除,。對薄膜和膜片的要求是:
1 能透過光線,厚度在0.1----0.5mm之間,,熒光粉均勻,,外觀平整。
2 光轉化效率要高,,穩(wěn)定性要好,,壽命長,抗老化性好,。
3 可做成有片基的和無片基的,,做成薄片也可,看實施條件和成本,。對片基要求是無色透明抗老化好,。
4 加工成型方便,尺寸任意裁剪,,成本低,。
還有一種方法是將熒光粉和透明塑料按比例混合,通過注塑機和模具,,直接生產出帶熒光粉的燈罩來,,由燈罩將藍光轉換成白光,。這樣就更省事和更方便,由于燈罩轉換的是混合的藍光,,故輸出的白光是沒有色差,,而且光線比較柔和不會產生眩光。
三,,為了較好解決LED散熱的難題,,應該將燈具設計和封裝一并考慮,將封裝和LED散熱的散熱片做成一個整體,,有效減少熱阻的道數,,這是一種很有效和提高燈具 散熱的辦法。
目前市面上的LED日光燈 都不帶散熱片,,這樣的燈具是無法做到高功率和高質量以及長壽命,。正確的產品設計應該將散熱片一并考慮,工業(yè)化生產是將LED日光燈的散熱器,,用模具擠壓出半圓帶翅片的鋁型材,,再根據功率的大小裁切出需要的長度,然后制出鋁基銅箔線路,,將芯片固定在銅箔上,,打金線連接或用幫定機幫定。這樣的燈具散熱效果好,,只有二道熱阻,,比常用的封裝方法少一到二道熱阻,有效降低芯片的溫度,,對提高LED日光燈質量和壽命都能起到作用,。
另外一種方法是在鋁型材上設計出突條,根據需要銑出許多長方形,,在用普通(0.8—1.0mm厚)Pcb線路板按照鋁型材的長方形開長方孔,,將Pcb線路板粘貼或鉚合在鋁型材上,LED芯片則固定在鋁型材上的長方形突臺上,,再用金線將PCB板上的線路和芯片相連,。這種生產工藝最好,熱阻只有一道,,散熱效果最好,,生產LED燈具的廠家應優(yōu)先采用這種方案,其次是再鋁型材上做銅箔線路的方法,。只有這樣的創(chuàng)新,,才能有效的解決LED長條形燈具的散熱問題,也才能提高LED日光燈的質量和壽命,。
不斷的探索提升技術,,LED照明 的未來發(fā)展呈現出艷陽高照之勢,。