照明LED封裝技術(shù)探討
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。
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/194691.htm一,常規(guī)現(xiàn)有的封裝方法及應(yīng)用領(lǐng)域
支架排封裝是最早采用,用來生產(chǎn)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(yīng)用比較普遍的一些產(chǎn)品和領(lǐng)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(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。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(nèi)部的聯(lián)線是混聯(lián)型式,即有多個芯片的串聯(lián)、又有好幾路的并聯(lián)。這種封裝主要是擴大功率,用做照明產(chǎn)品。模組封裝由于封裝的密度較高,應(yīng)用時產(chǎn)生的熱量大,散熱是解決應(yīng)用的首要問題。采用以上的封裝方法生產(chǎn)的器件,用于生產(chǎn)照明燈具都有一個共同特點:熱阻的道數(shù)較多,難以生產(chǎn)出高質(zhì)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(dǎo)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(chǎn)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(shè)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(chǎn)企業(yè)帶來了方便,但目前國內(nèi)生產(chǎn)芯片的供應(yīng)商還不能大批量生產(chǎn)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(nèi)使用也不錯,原因是國家重視“低碳經(jīng)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(yīng)用為突破,而國外(歐司朗、日亞、三星等公司)則是以室內(nèi)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(yīng)用方向,是國情所致,原因是我國國民收入較低,而LED室內(nèi)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(chǎn)企業(yè)正是看中了這一點。其實LED路燈的工作條件比室內(nèi)LED照明 燈具更苛刻,要求更高,如能做到質(zhì)量過關(guān)(散熱、使用壽命、顯色性、可靠性等),那么再來做室內(nèi)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(nèi)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(chǎn)品之一。
筆者認為:凡是LED照明燈具其制造都應(yīng)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(shù)最少,可以取得較好的散熱效果。或者在燈具主體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(zhì)量和高可靠的LED燈具的,希望從事LED燈具制造的技術(shù)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(chǎn)就可能會出現(xiàn)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(chǎn),一致性好,LED燈都是多芯片封裝,發(fā)出的光互相混合,經(jīng)過熒光粉膜或膜片轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(chǎn)出帶熒光粉的燈罩來,由燈罩將藍光轉(zhuǎn)換成白光。這樣就更省事和更方便,由于燈罩轉(zhuǎn)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(chǎn)生眩光。
三,為了較好解決LED散熱的難題,應(yīng)該將燈具設(shè)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(shù),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(zhì)量以及長壽命。正確的產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)該將散熱片一并考慮,工業(yè)化生產(chǎn)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(jù)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(zhì)量和壽命都能起到作用。
另外一種方法是在鋁型材上設(shè)計出突條,根據(jù)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(chǎn)工藝最好,熱阻只有一道,散熱效果最好,生產(chǎn)LED燈具的廠家應(yīng)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(zhì)量和壽命。
不斷的探索提升技術(shù),LED照明 的未來發(fā)展呈現(xiàn)出艷陽高照之勢。
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