LED的封装有何特殊性?

led封装技术是在分立器件封装技术基础上发展、演变而来的,但却有很大的特殊性。
一般情况下,分立器件的管芯被密封在封装体内,封装的作用主要是保护管芯和完成电气
互连。而led封装则要完成输出电信号,保护管芯正常工作,输出可见光的功能。它既有
电参数,又有光参数的设计及技术要求,因此无法简单地将分立器件的封装用到led上。
    led的核心发光部分是由p型和n型半导体构成的pn结管芯,当注入pn结的少
数载流子与多数载流子复合时,就会发出可见光、紫外光或近红外光。但pn结区发出的
光子是非定向的,即向各个方向进行的发射有相同的概率,因此,并不是管芯产生的所有
光都可以释放出来,这主要取决于半导体材料质量、管芯结构及几何形状、封装内部结构
与包封材料。
    常规q5 mm型led封装是先将边长0.25 mm昀正方形管芯黏结或烧结在引线架上,
其中管芯的正极通过球形接触点与金丝,键合为内引线与一条引脚相连,负极通过反射杯
和引线架的另一引脚相连,然后将其顶部用环氧树脂包封起来。反射杯的作用是收集管芯
侧面、界面发出的光,向期望的方向角内发射。
    顶部包封的环氧树脂做成一定形状,有以下几种作用:保护管芯等不受外界侵蚀;
采用不同的形状和材料性质(掺或不掺散色剂),起透镜或漫射透镜功能,控制光的发散
角;管芯折射率与空气折射率太大时,致使管芯内部的全反射临界角很小,其有源层产生
的光只有小部分被取出,大部分易在管芯内部经多次反射而被吸收,易发生全反射导致过
多光损失,而选用相应折射率的环氧树脂做过渡,可提高管芯的光出射效率。
    用于构成管壳的环氧树脂必须具有一定的耐湿性、绝缘性和机械强度,且对管芯发
出光的折射率和透射率要高。选择不同折射率的封装材料,封装几何形状对光子逸出效率
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、封装透镜所用材质和形
状有关。若采用尖形树脂透镜,可使光集中到led的轴线方向,使相应的视角较小;如
果顶部的树脂透镜为圆形或平面型,则其相应视角将增大。
    一般情况下,led的发光渡长随温度变化(变化范围为0.2~0.3 nm/℃),光谱宽度
也随之增加,从而影响颜色鲜艳度。另外,当正向电流流经pn结时,发热性损耗会使pn
结产生温升。在室温附近,温度每升高1℃,led的发光强度会相应减少1%左右。封装
散热时保持色纯度与发光强度非常重要,以往多采用减少其驱动电流的办法来降低结温,
多数led的驱动电流限制在20 ma左右。led的光输出会随电流的增大而增加,目前很
多功率型led的驱动电流可以达到70 ma、100 ma甚至1a级,因此需要改进封装结构。
采用全新的led封装设计理念,运用低热阻封装结构及技术,可改善热特性。例如,可
采用大面积芯片倒装结构,选用导热性能好的银胶,增大金属支架的表面积,将焊料凸点
的硅载体直接装在热沉上等方法。此外,在应用设计中,pcb线路板等的热设计、导热
性能也十分重要。

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发布日期:2019年07月02日  所属分类:参考设计