led护栏灯二极管电子封装结构及其电子封装技术

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1、led是一类可直接将电能转化为可见光和辐射能的发光器件，具有工作电压低，耗电量小，发光效率高，发光响应时间极短，光色纯，结构牢固，抗冲击，耐振动，性能稳定可靠，重量轻，体积小，成本低等一系列特性，发展突飞猛进，现已能批量生产整个可见光谱段各种颜色的高亮度、高性能电子产品。国产红、绿、橙、黄的led产量约占世界总量的12％，“十五”期间的产业目标是达到年产300亿只的能力，实现超高亮度aigslnp的led外延片和芯片的大生产，年产10亿只以上红、橙、黄超高亮度led管芯，突破gan材料的关键技术，实现

2、蓝、绿、白的led的中批量生产。据预测，到2005年国际上led的市场需求量约为2000亿只，销售额达800亿美元。在led产业链接中，上游是led衬底晶片及衬底生产，中游的产业化为led芯片设计及制造生产，下游归led电子封装与测试，研发低热阻、优异光学特性、高可靠的电子封装技术是新型led走向实用、走向市场的产业化必经之路，从某种意义上讲是链接产业与市场的纽带，只有电子封装好的才能成为终端电子产品，才能投入实际应用，才能为顾客提供服务，使产业链环环相扣，无缝畅通。2led电子封装的特殊性led电子

3、封装技术大都是在分立器件电子封装技术基础上发展与演变而来的，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电子封装体内，电子封装的作用主要是保护管芯和完http://www.dianzifengzhuang.com/成电气互连。而led电子封装则是完成输出电信号，保护管芯正常工作，输出：可见光的功能，既有电参数，又有光参数的设计及技术要求，无法简单地将分立器件的电子封装用于led。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

4、光，紫外光或近红外光。但pn结区发出的光子是非定向的，即向各个方向发射有相同的几率，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、电子封装内部结构与包封材料，应用要求提高led的内、外部量子效率。常规φ5mm型led电子封装是将边长0.25mm的正方形管芯粘结或烧结在引线架上，管芯的正极通过球形接触点与金丝，键合为内引线与一条管脚相连，负极通过反射杯和引线架的另一管脚相连，然后其顶部用环氧树脂包封。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

5、发射。顶部包封的环氧树脂做成一定形状，有这样几种作用：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相关太大，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，选用相应折射率的环氧树脂作过渡，提高管芯的光出射效率。用作构成管壳的环氧树脂须具有耐湿性，绝缘性，机械强度，对管芯发出光的折射率和透射率高。选择不同折射率的电子封装材料，电子封装几何

6、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、电子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，相应的视角较小；如果顶部的树脂透镜为圆形或平面型，其相应视角将增大。一般情况下，led的发光波长随温度变化为0．2-0．3nm／℃，光谱宽度随之增加，影响颜色鲜艳度。另外，当正向电流流经pn结，发热性损耗使结区产生温升，在室温附近，温度每升高1℃，led的发光强度会相应地减少1％左右，电子封装散热；时保持色纯度与发光强度非常重要，以往多采用减少其

7、驱动电流的办法，降低结温，多数led的驱动电流限制在20ma左右。但是，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70ma、100ma甚至1a级，需要改进电子封装结构，全新的led电子封装设计理念和低热阻电子封装结构及技术，改善热特性。例如，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，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。进入21世纪后，led的高效化、超高亮度化、全色化不断发展创

8、新，红、橙led光效已达到100im／w，绿led为501m／w，单只led的光通量也达到数十im。led芯片和电子封装不再沿龚传统的设计理念与制造生产模式，在增加芯片的光输出方面，研发不仅仅限于改变材料内杂质数量，晶格缺陷和位错来提高内部效率，同时，如何改善管芯及电子封装内部结构，增强led内部产生光子出射的几率，提高光效，解决散热，取光和热沉优化设计，改进光学性能，加速表面贴装化smd进程更是产业界研发的主流方向。3电子产品电子封装结构类型自上世纪九