LEDshiyileikezhijiejiangdiannengzhuanhuaweikejianguanghefushenengdefaguangqijian
，juyougongzuodianyadi
，haodianliangxiao
，faguangxiaolvgao，faguangxiangyingshijianjiduan
，guangsechun，jiegoulaogu
，kangchongji，naizhendong，xingnengwendingkekao
，zhongliangqing，tijixiao
，chengbendidengyixilietexing。

LED封裝的特殊性

LED封(feng)裝(zhuang)技(ji)術(shu)大(da)都(dou)是(shi)在(zai)分(fen)立(li)器(qi)件(jian)封(feng)裝(zhuang)技(ji)術(shu)基(ji)礎(chu)上(shang)發(fa)展(zhan)與(yu)演(yan)變(bian)而(er)來(lai)的(de)，但(dan)卻(que)有(you)很(hen)大(da)的(de)特(te)殊(shu)性(xing)。一(yi)般(ban)情(qing)況(kuang)下(xia)
，分(fen)立(li)器(qi)件(jian)的(de)管(guan)芯(xin)被(bei)密(mi)封(feng)在(zai)封(feng)裝(zhuang)體(ti)內(nei)
，封(feng)裝(zhuang)的(de)作(zuo)用(yong)主(zhu)要(yao)是(shi)保(bao)護(hu)管(guan)芯(xin)和(he)完(wan)成(cheng)電(dian)氣(qi)互(hu)連(lian)。而(er)LED封裝則是完成輸出電信號
，保護管芯正常工作
，輸出：可見光的功能
，既有電參數，又有光參數的設計及技術要求，無法簡單地將分立器件的封裝用於LED。

LED的核心發光部分是由p型和n型半導體構成的pn結管芯，當注入pn結的少數載流子與多數載流子複合時
，就會發出可見光，紫外光或近紅外光。但pnjiequfachudeguangzishifeidingxiangde，jixianggegefangxiangfasheyouxiangtongdejilv，yinci，bingbushiguanxinchanshengdesuoyouguangdoukeyishifangchulai，zhezhuyaoqujueyubandaoticailiaozhiliang
、管芯結構及幾何形狀
、封裝內部結構與包封材料，應用要求提高LED的內、外部量子效率。常規Φ5mm型LED封裝是將邊長0.25mm的(de)正(zheng)方(fang)形(xing)管(guan)芯(xin)粘(zhan)結(jie)或(huo)燒(shao)結(jie)在(zai)引(yin)線(xian)架(jia)上(shang)
，管(guan)芯(xin)的(de)正(zheng)極(ji)通(tong)過(guo)球(qiu)形(xing)接(jie)觸(chu)點(dian)與(yu)金(jin)絲(si)
，鍵(jian)合(he)為(wei)內(nei)引(yin)線(xian)與(yu)一(yi)條(tiao)管(guan)腳(jiao)相(xiang)連(lian)
，負(fu)極(ji)通(tong)過(guo)反(fan)射(she)杯(bei)和(he)引(yin)線(xian)架(jia)的(de)另(ling)一(yi)管(guan)腳(jiao)相(xiang)連(lian)
，然(ran)後(hou)其(qi)頂(ding)部(bu)用(yong)環(huan)氧(yang)樹(shu)脂(zhi)包(bao)封(feng)。反(fan)射(she)杯(bei)的(de)作(zuo)用(yong)是(shi)收(shou)集(ji)管(guan)芯(xin)側(ce)麵(mian)、界麵發出的光，向期望的方向角內發射。頂部包封的環氧樹脂做成一定形狀

，有這樣幾種作用：保護管芯等不受外界侵蝕;采用不同的形狀和材料性質(摻或不摻散色劑)
，起透鏡或漫射透鏡功能，控製光的發散角;管guan芯xin折zhe射she率lv與yu空kong氣qi折zhe射she率lv相xiang關guan太tai大da
，致zhi使shi管guan芯xin內nei部bu的de全quan反fan射she臨lin界jie角jiao很hen小xiao

，其qi有you源yuan層ceng產chan生sheng的de光guang隻zhi有you小xiao部bu分fen被bei取qu出chu，大da部bu分fen易yi在zai管guan芯xin內nei部bu經jing多duo次ci反fan射she而er被bei吸xi收shou，易yi發fa生sheng全quan反fan射she導dao致zhi過guo多duo光guang損sun失shi
，選xuan用yong相xiang應ying折zhe射she率lv的de環huan氧yang樹shu脂zhi作zuo過guo渡du
，提ti高gao管guan芯xin的de光guang出chu射she效xiao率lv。用yong作zuo構gou成cheng管guan殼ke的de環huan氧yang樹shu脂zhi須xu具ju有you耐nai濕shi性xing，絕jue緣yuan性xing，機ji械xie強qiang度du
，對dui管guan芯xin發fa出chu光guang的de折zhe射she率lv和he透tou射she率lv高gao。選xuan擇ze不bu同tong折zhe射she率lv的de封feng裝zhuang材cai料liao，封feng裝zhuang幾ji何he形xing狀zhuang對dui光guang子zi逸yi出chu效xiao率lv的de影ying響xiang是shi不bu同tong的de
，發fa光guang強qiang度du的de角jiao分fen布bu也ye與yu管guan芯xin結jie構gou、光輸出方式、封裝透鏡所用材質和形狀有關。若采用尖形樹脂透鏡，可使光集中到LED的軸線方向，相應的視角較小;如果頂部的樹脂透鏡為圓形或平麵型，其相應視角將增大。

一般情況下，LED的發光波長隨溫度變化為0.2-0.3nm/℃
，光譜寬度隨之增加，影響顏色鮮豔度。另外，當正向電流流經pn結，發熱性損耗使結區產生溫升

，在室溫附近
，溫度每升高1℃，LED的發光強度會相應地減少1%左右
，封裝散熱;時保持色純度與發光強度非常重要，以往多采用減少其驅動電流的辦法，降低結溫，多數LED的驅動電流限製在20mA左右。但是，LED的光輸出會隨電流的增大而增加
，目前，很多功率型LED的驅動電流可以達到70mA、100mA甚至1A級，需要改進封裝結構，全新的LED封(feng)裝(zhuang)設(she)計(ji)理(li)念(nian)和(he)低(di)熱(re)阻(zu)封(feng)裝(zhuang)結(jie)構(gou)及(ji)技(ji)術(shu)，改(gai)善(shan)熱(re)特(te)性(xing)。例(li)如(ru)
，采(cai)用(yong)大(da)麵(mian)積(ji)芯(xin)片(pian)倒(dao)裝(zhuang)結(jie)構(gou)，選(xuan)用(yong)導(dao)熱(re)性(xing)能(neng)好(hao)的(de)銀(yin)膠(jiao)，增(zeng)大(da)金(jin)屬(shu)支(zhi)架(jia)的(de)表(biao)麵(mian)積(ji)，焊(han)料(liao)凸(tu)點(dian)的(de)矽(gui)載(zai)體(ti)直(zhi)接(jie)裝(zhuang)在(zai)熱(re)沉(chen)上(shang)等(deng)方(fang)法(fa)。此(ci)外(wai)，在(zai)應(ying)用(yong)設(she)計(ji)中(zhong)
，PCB線路板等的熱設計、導熱性能也十分重要。

進入21世紀後，LED的高效化、超高亮度化
、全色化不斷發展創新，紅
、橙LED光效已達到100Im/W，綠LED為501m/W

，單隻LED的光通量也達到數十Im。LEDxinpianhefengzhuangbuzaiyangongchuantongdeshejilinianyuzhizaoshengchanmoshi
，zaizengjiaxinpiandeguangshuchufangmian，yanfabujinjinxianyugaibiancailiaoneizazhishuliang，jinggequexianheweicuolaitigaoneibuxiaolv
，tongshi，ruhegaishanguanxinjifengzhuangneibujiegou
，zengqiangLED內部產生光子出射的幾率

，提高光效，解決散熱，取光和熱沉優化設計，改進光學性能，加速表麵貼裝化SMD進程更是產業界研發的主流方向。

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產品封裝結構類型

自上世紀九十年代以來
，LED芯片及材料製作技術的研發取得多項突破
，透明襯底梯形結構、紋理表麵結構
、芯片倒裝結構
，商品化的超高亮度(1cd以上)紅、橙
、黃、綠、藍的LED產品相繼問市，如表1所示，2000年開始在低
、中光通量的特殊照明中獲得應用。LED的上、中遊產業受到前所未有的重視，進一步推動下遊的封裝技術及產業發展

，采用不同封裝結構形式與尺寸
，不同發光顏色的管芯及其雙色、或三色組合方式，可生產出多種係列，品種
、規格的產品。

LED產品封裝結構的類型如表2所示，也有根據發光顏色
、芯片材料
、發光亮度、尺寸大小等情況特征來分類的。單個管芯一般構成點光源


，多個管芯組裝一般可構成麵光源和線光源

，作信息、狀態指示及顯示用，發光顯示器也是用多個管芯，通過管芯的適當連接(包括串聯和並聯)與合適的光學結構組合而成的，構成發光顯示器的發光段和發光點。表麵貼裝LED可逐漸替代引腳式LED
，應用設計更靈活
，已在LED顯示市場中占有一定的份額，有加速發展趨勢。固體照明光源有部分產品上市
，成為今後LED的中、長期發展方向。

引腳式封裝

LED腳(jiao)式(shi)封(feng)裝(zhuang)采(cai)用(yong)引(yin)線(xian)架(jia)作(zuo)各(ge)種(zhong)封(feng)裝(zhuang)外(wai)型(xing)的(de)引(yin)腳(jiao)，是(shi)最(zui)先(xian)研(yan)發(fa)成(cheng)功(gong)投(tou)放(fang)市(shi)場(chang)的(de)封(feng)裝(zhuang)結(jie)構(gou)，品(pin)種(zhong)數(shu)量(liang)繁(fan)多(duo)，技(ji)術(shu)成(cheng)熟(shu)度(du)較(jiao)高(gao)，封(feng)裝(zhuang)內(nei)結(jie)構(gou)與(yu)反(fan)射(she)層(ceng)仍(reng)在(zai)不(bu)斷(duan)改(gai)進(jin)。標(biao)準(zhun)LED被大多數客戶認為是目前顯示行業中最方便
、最經濟的解決方案
，典型的傳統LED安置在能承受0.1W輸入功率的包封內
，其90%的熱量是由負極的引腳架散發至PCB板，再散發到空氣中
，如何降低工作時pn結jie的de溫wen升sheng是shi封feng裝zhuang與yu應ying用yong必bi須xu考kao慮lv的de。包bao封feng材cai料liao多duo采cai用yong高gao溫wen固gu化hua環huan氧yang樹shu脂zhi
，其qi光guang性xing能neng優you良liang，工gong藝yi適shi應ying性xing好hao
，產chan品pin可ke靠kao性xing高gao，可ke做zuo成cheng有you色se透tou明ming或huo無wu色se透tou明ming和he有you色se散san射she或huo無wu色se散san射she的de透tou鏡jing封feng裝zhuang，不bu同tong的de透tou鏡jing形xing狀zhuang構gou成cheng多duo種zhong外wai形xing及ji尺chi寸cun，例li如ru，圓yuan形xing按an直zhi徑jing分fen為weiΦ2mm、Φ3mm、Φ4.4mm、Φ5mm
、Φ7mm等數種，環氧樹脂的不同組份可產生不同的發光效果。花色點光源有多種不同的封裝結構：陶瓷底座環氧樹脂封裝具有較好的工作溫度性能
，引腳可彎曲成所需形狀，體積小;金屬底座塑料反射罩式封裝是一種節能指示燈
，適作電源指示用;閃爍式將CMOS振蕩電路芯片與LED管芯組合封裝
，可自行產生較強視覺衝擊的閃爍光;shuangsexingyouliangzhongbutongfaguangyansedeguanxinzucheng
，fengzhuangzaitongyihuanyangshuzhitoujingzhong，chushuangsewaihaikehuodedisanzhongdehunhese，zaidapingmuxianshixitongzhongdeyingyongjiweiguangfan

，bingkefengzhuangzuchengshuangsexianshiqijian;電壓型將恒流源芯片與LED管芯組合封裝
，可直接替代5—24V的各種電壓指示燈。麵光源是多個LED管芯粘結在微型PCB板的規定位置上，采用塑料反射框罩並灌封環氧樹脂而形成，PCB板的不同設計確定外引線排列和連接方式
，有雙列直插與單列直插等結構形式。點、麵光源現已開發出數百種封裝外形及尺寸，供市場及客戶適用。

LED發光顯示器可由數碼管或米字管、符號管
、矩陳管組成各種多位產品，由實際需求設計成各種形狀與結構。以數碼管為例，有反射罩式
、單片集成式、單dan條tiao七qi段duan式shi等deng三san種zhong封feng裝zhuang結jie構gou
，連lian接jie方fang式shi有you共gong陽yang極ji和he共gong陰yin極ji兩liang種zhong，一yi位wei就jiu是shi通tong常chang說shuo的de數shu碼ma管guan，兩liang位wei以yi上shang的de一yi般ban稱cheng作zuo顯xian示shi器qi。反fan射she罩zhao式shi具ju有you字zi型xing大da，用yong料liao省sheng，組zu裝zhuang靈ling活huo的de混hun合he封feng裝zhuang特te點dian
，一yi般ban用yong白bai色se塑su料liao製zhi作zuo成cheng帶dai反fan射she腔qiang的de七qi段duan形xing外wai殼ke
，將jiang單dan個geLED管芯粘結在與反射罩的七個反射腔互相對位的PCB板上，每個反射腔底部的中心位置是管芯形成的發光區
，用壓焊方法鍵合引線，在反射罩內滴人環氧樹脂
，與粘好管芯的PCB板對位粘合
，然後固化即成。反射罩式又分為空封和實封兩種，前者采用散射劑與染料的環氧樹脂，多用於單位

、雙位器件;後hou者zhe上shang蓋gai濾lv色se片pian與yu勻yun光guang膜mo，並bing在zai管guan芯xin與yu底di板ban上shang塗tu透tou明ming絕jue緣yuan膠jiao，提ti高gao出chu光guang效xiao率lv，一yi般ban用yong於yu四si位wei以yi上shang的de數shu字zi顯xian示shi。單dan片pian集ji成cheng式shi是shi在zai發fa光guang材cai料liao晶jing片pian上shang製zhi作zuo大da量liang七qi段duan數shu碼ma顯xian示shi器qi圖tu形xing管guan芯xin，然ran後hou劃hua片pian分fen割ge成cheng單dan片pian圖tu形xing管guan芯xin
，粘zhan結jie、壓焊、封裝帶透鏡(俗稱魚眼透鏡)的外殼。單條七段式將已製作好的大麵積LED芯片，劃割成內含一隻或多隻管芯的發光條，如此同樣的七條粘結在數碼字形的可伐架上，經壓焊
、環氧樹脂封裝構成。單片式、單條式的特點是微小型化
，可采用雙列直插式封裝，大多是專用產品。LED光柱顯示器在106mm長度的線路板上，安置101隻管芯(最多可達201隻管芯)，屬於高密度封裝，利用光學的折射原理，使點光源通過透明罩殼的13-15條光柵成像，完成每隻管芯由點到線的顯示，封裝技術較為複雜。

半導體pn結的電致發光機理決定LED不可能產生具有連續光譜的白光
，同時單隻LED也不可能產生兩種以上的高亮度單色光，隻能在封裝時借助熒光物質，藍或紫外LED管芯上塗敷熒光粉，間接產生寬帶光譜，合成白光;或采用幾種(兩種或三種、多種)發不同色光的管芯封裝在一個組件外殼內，通過色光的混合構成白光LED。這兩種方法都取得實用化，日本2000年生產白光LED達1億隻，發展成一類穩定地發白光的產品，並將多隻白光LED設計組裝成對光通量要求不高
，以局部裝飾作用為主
，追求新潮的電光源。