LED封装技术超全面课件.ppt
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1、LED照明技术陕西科技大学陕西科技大学电气与信息工程学院电气与信息工程学院王进军王进军第六章 LED封装技术6.1 概述6.2 LED的封装方式6.3 LED封装工艺6.4 功率型LED封装关键技术6.5 荧光粉溶液涂抹技术6.6 封胶胶体设计6.7 散热设计概述概述概述概述LED的封装方式LED的封装方式一、LED封装的发展过程 LED的封装方式 常规小功率LED的封装形式主要有:;表面贴装式SMD LED;食人鱼Piranha LED;LED的封装方式LED的封装方式LED的封装方式LED的封装方式LED的封装方式LED的封装方式LED的封装方式LED的封装方式LED的封装方式LED的封装
2、方式PiranhaLED的封装方式 LED的封装方式 功率型LED是未来半导体照明的核心,LED的封装方式LED的封装方式 目前功率型LED主要有以下6种封装形式:沿袭引脚式 LED封装思路的大尺寸环氧树脂封装LED的封装方式仿食人鱼式环氧树脂封装LED的封装方式铝基板(MCPCB)式封装LED的封装方式借鉴大功率三极管思路的TO封装LED的封装方式功率型SMD封装LED的封装方式L公司的Lxx封装LED封装工艺五大物料五大物料五大製程五大製程晶片支架固晶銀膠金線銲線環氧樹脂封膠切腳測試LED封装工艺LED封装工艺LED封装工艺LED封装工艺 LED封装工艺LED封装工艺LED封装工艺 LED
3、封装工艺LED封装工艺手工刺片 将扩张后LED芯片(备胶或未备胶)安置在刺片台的夹具上,LED支架放在夹具底下,在显微镜下用针将LED芯片一个一个刺到相应的位置上。 手工刺片和自动装架相比有一个好处,便于随时更换不同的芯片,适用于需要安装多种芯片的产品。 LED封装工艺自动装架 自动装架其实是结合了沾胶(点胶)和安装芯片两大步骤:先在LED支架上点上银胶(绝缘胶),然后用真空吸嘴将LED芯片吸起移动位置,再安置在相应的支架位置上。 LED封装工艺自动装架 自动装架在工艺上主要要熟悉设备操作编程,同时对设备的沾胶及安装精度进行调整。 在吸嘴的选用上尽量选用胶木吸嘴,防止对LED芯片表面的损伤,特
4、别是兰、绿色芯片必须用胶木的。因为钢嘴会划伤芯片表面的电流扩散层。 LED封装工艺烧结 烧结的目的是使银胶固化,烧结要求对温度进行监控,防止批次性不良。 银胶烧结的温度一般控制在150,烧结时间2小时。根据实际情况可以调整到170,1小时。 绝缘胶一般150,1小时。 LED封装工艺烧结 银胶烧结烘箱的必须按工艺要求隔2小时(或1小时)打开更换烧结的产品,中间不得随意打开。 烧结烘箱不得再其他用途,防止污染。 LED封装工艺压焊 压焊的目的将电极引到LED芯片上,完成产品内外引线的连接工作。 LED的压焊工艺有两种:金丝球焊铝丝压焊LED封装工艺压焊 1)铝丝压焊过程:先在LED芯片电极上压上
5、第一点,再将铝丝拉到相应的支架上方,压上第二点后扯断铝丝。2)金丝球焊过程: 在压第一点前先烧个球,其余过程类似。 LED封装工艺压焊 压焊是LED封装技术中的关键环节,工艺上主要需要监控的是压焊金丝(铝丝)拱丝形状,焊点形状,拉力。 对压焊工艺的深入研究涉及到多方面的问题,如金(铝)丝材料、超声功率、压焊压力、劈刀(钢嘴)选用、劈刀(钢嘴)运动轨迹等等。LED封装工艺点胶封装 :TOP-LED和Side-LED适用点胶封装。 LED封装工艺点胶封装 点胶封装基本上工艺控制的难点是气泡、多缺料、黑点。 设计上主要是对材料的选型,选用结合良好的环氧和支架。(一般的LED无法通过气密性试验) LE
6、D封装工艺点胶封装 手动点胶封装对操作水平要求很高(特别是白光LED),主要难点是对点胶量的控制,因为环氧在使用过程中会变稠。 白光LED的点胶还存在荧光粉沉淀导致出光色差的问题。 LED封装工艺灌胶封装 Lamp-LED的封装采用灌封的形式,灌封的过程是:先在LED成型模腔内注入液态环氧,然后插入压焊好的LED支架,放入烘箱让环氧固化后,将LED从模腔中脱出即成型。LED封装工艺模压封装 将压焊好的LED支架放入模具中,将上下两副模具用液压机合模并抽真空,将固态环氧放入注胶道的入口加热,用液压顶杆压入模具胶道中,环氧顺着胶道进入各个LED成型槽中并固化。LED封装工艺固化与后固化 固化是指封
7、装环氧的固化,一般环氧固化条件在135,1小时。 模压封装一般在150,4分钟。 LED封装工艺固化与后固化 后固化是为了让环氧充分固化,同时对LED进行热老化。 后固化对于提高环氧与支架(PCB)的粘接强度非常重要。 一般条件为120,4小时。LED封装工艺切筋和划片 由于LED在生产中是连在一起的(不是单个),Lamp封装LED采用切筋切断LED支架的连筋。 SMD-LED则是在一片PCB板上,需要划片机来完成分离工作。LED封装工艺测试 测试LED的光电参数、检验外形尺寸,同时根据客户要求对LED产品进行分选。 (15)包装 将成品进行计数包装。超高亮LED需要防静电包装。LED封装工艺
8、LED封装工艺LED封装工艺LED封装工艺LED封装工艺LED封装工艺LED封装工艺LED封装工艺LED封装工艺LED封装工艺LED封装工艺LED封装工艺LED封装工艺LED封装工艺LED封装工艺LED封装工艺LED封装工艺LED封装工艺LED封装工艺LED封装工艺LED封装工艺LED封装工艺1. 选定食人鱼LED的支架 根据每一个食人鱼管子要放几个LED芯片,需要确定食人鱼支架中冲凹下去的碗的形状大小及深浅。LED封装工艺2. 清洗支架3. 将LED芯片固定在支架碗中4. 经烘干后把LED芯片两极焊好5. 根据芯片的多少和出光角度的大小,选用相应的模粒。 食人鱼LED封装模粒的形状是多种多样
9、的,有3mm圆头和5mm圆头,也有凹型形状和平头形状,根据出光角度的要求可选择相应的封装模粒。LED封装工艺6. 在模粒中灌满胶,把焊好LED芯片的食人鱼支架对准模粒倒插在模粒中。7. 待胶干后(用烘箱烘干),脱模即可8. 然后放到切筋模上把它切下来9. 接着进行测试和分选。LED封装工艺LED封装工艺LED封装工艺LED封装工艺LED封装工艺LED封装工艺LED封装工艺LED封装工艺LED封装工艺 光线由一种介质进入另一种介质时,入射光一部分被折射,另一部分被反射。 若光线由光密介质(折射率n1)射向光疏介质(折射率n2),当入射角(i1) 大于全反射临界角(ic)时,折射光线消失,光线全部
10、被反射。LED封装工艺 ic=Sin-1n2/n1 n2 n1,若n2与n1的数值相差越大,则全反射临界角(ic)越小,光线越容易发生全反射现象。LED封装工艺(2)正装的LED芯片 GaN类正装芯片封装的LED的出光通道折射率变化为:有源层(n=2.4)环氧树脂(n=1.5)空气(n=1)。 LED封装工艺(2)倒装的LED芯片 LED封装工艺(2)倒装的LED芯片 GaN类倒装芯片封装的LED的出光通道折射率变化为:有源层(n=2.4)蓝宝石(n=1.8)环氧树脂(n=1.5)空气(n=1); 采用倒装芯片封装的LED的出光效率比正装芯片要高。 LED封装工艺LED封装工艺LED封装工艺L
11、ED封装工艺 LED封装工艺LED封装工艺LED封装工艺LED封装工艺LED封装工艺LED封装工艺 LED封装工艺LED封装工艺LED封装工艺 LED封装工艺(LED封装工艺功率型LED封装关键技术照明领域对半导体LED光源的要求 传统LED的光通量与白炽灯和荧光灯等通用光源相比,距离甚远。 LED要进入照明领域,首要任务是将其发光效率、光通量提高至现有照明光源的等级。 由于LED芯片输入功率的不断提高,对功率型LED的封装技术提出了更高的要求。功率型LED封装关键技术照明领域对半导体LED光源的要求 针对照明领域对光源的要求,照明用功率型LED的封装面临着以下挑战: 更高的发光效率; 更高的
12、单灯光通量; 更好的光学特性(光指向性、色温、显色性等); 更大的输入功率; 功率型LED封装关键技术照明领域对半导体LED光源的要求 更高的可靠性(更低的失效率、更长的寿命等); 更低的光通量成本。 这些挑战的要求在美国半导体照明发展蓝图中已充分体现(见下表)。 我们可以通过改善LED封装的关键技术,来逐步使之实现。功率型LED封装关键技术照明领域对半导体LED光源的要求功率型LED封装关键技术提高发光效率1. 提高发光效率的途径 LED的发光效率是由芯片的发光效率和封装结构的出光效率共同决定的。 提高LED发光效率的主要途径有: 提高芯片的发光效率; 功率型LED封装关键技术提高发光效率1
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