大功率LED封装常用4种结构形式

信息来源:www.sxwled.com   日期:2015-10-15   

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  LED封装技术和结构先后拥有了引脚式、功率型封装、贴片式(SMD)、板上芯片直装式(COB)四个阶段。
(1)引脚式(Lamp)LED封装
  LED脚式封装采用引线架作各种封装外型的引脚,是最先研发成功投放市场的封装结构,品种数量繁多,技术成熟度较高,封装内结构与反射层仍在不断改进。常 用3~5mm封装结构,一般用于电流较小(20~30mA),功率较低(小于0.1W)的LED封装。主要用于仪表显示或指示,大规模集成时也可作为显示 屏。其缺点在于封装热阻较大(一般高于100K/W),寿命较短。
(2)功率型LED封装
  LED芯片及封装向大功率方向发展,在大电流下产生比Φ5mmLED大10~20倍的光通量,必须采用有效的散热与不劣化的封装材料解决光衰问题,因此, 管壳及封装也是其关键技术,能承受数W功率的LED封装已出现。5W系列白、绿、蓝绿、蓝的功率型LED从2003年初开始供货,白光LED光输出达 1871m,光效44.31 lm/W绿光衰问题,开发出可承受10W功率的LED,大面积管;尺寸为2.5mm X2.5mm,可在5A电流下工作,光输出达2001 lm,作为固体照明光源有很大发展空间。
(3)表面组装(贴片)式(SMD)LED封装
  早在2002年,表面贴装封装的LED(SMDLED)逐渐被市场所接受,并获得一定的市场份额从引脚式封装转向SMD符合整个电子行业发展大趋势,很多LED厂家推出此类产品。
  SMDLED是目前LED市场占有率最高的封装结构,这种LED封装结构利用注塑工艺将金属引线框架包裹在PPA塑料之中,并形成特定形状的反射杯,金属 引线框架从反射杯底部延伸至器件侧面,通过向外平展或向内折弯形成器件管脚。改进型的SMDLED结构是伴随着白光LED照明技术出现的,为了增大单个 LED器件的使用功率以提高器件的亮度,工程师开始寻找降低SMDLED热阻的办法,并引入了热沉的概念。这种改进的结构降低了最初SMDLED结构的高 度,金属引线框架直接置于LED器件底部,通过注入塑料围绕金属框架形成反射杯,芯片置于金属框架之上,金属框架通过锡膏,直接焊接于线路板上,形成垂直 散热通道。由于材料技术的发展,SMD封装技术已经克服了散热、使用寿命等早期存在的问题,可以用于封装1~3W的大功率白光LED芯片。
(4)COB-LED封装
  COB封装可将多颗芯片直接封装在金属基印刷电路板MCPCB,通过基板直接散热,不仅能减少支架的制造工艺及其成本,还具有减少热阻的散热优势。PCB 板可以是低成本的FR-4材料(玻璃纤维增强的环氧树脂),也可以是高热导的金属基或陶瓷基复合材料(如铝基板或覆铜陶瓷基板等)。而引线键合可采用高温 下的热超声键合(金丝球焊)和常温下的超声波键合(铝劈刀焊接)。COB技术主要用于大功率多芯片阵列的LED封装,同SMD相比,不仅大大提高了封装功 率密度,而且降低了封装热阻(一般为6-12W/m·K)。
  从成本和应用角度来看,COB将成为未来灯具化设计的主流方向。COB封装的LED模块在底板上安装了多枚LED芯片,使用多枚芯片不仅能够提高亮度,还 有助于实现LED芯片的合理配置,降低单个LED芯片的输人电流量以确保高效率。而且这种面光源能在很大程度上扩大封装的散热面积,使热量更容易传导至外 壳。传统的LED灯具做法是:LED光源分立器件—MCPCB光源模组—LED灯具,主要是基于没有适用的核心光源组件而采取的做法,不但耗工费时,而且 成本较高。实际上,如果走“COB光源模块—LED灯具”的路线,不但可以省工省时,而且可以节省器件封装的成本。
  总之,无论是单器件封装还是模组化COB封装,从小功率到大功率,LED封装结构的设计均围绕着如何降低器件热阻,改善出光效果以及提高可靠性而展开的。


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