LEDfengzhuangjishudadoushizaifenliqijianfengzhuangjishujichushangfazhanyuyanbianerlaide
，danqueyouhendadeteshuxing。yibanqingkuangxia
，fenliqijiandeguanxinbeimifengzaifengzhuangtinei，fengzhuangdezuoyongzhuyaoshibaohuguanxinhewanchengdianqihulian。erLED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pn結jie區qu發fa出chu的de光guang子zi是shi非fei定ding向xiang的de
，即ji向xiang各ge個ge方fang向xiang發fa射she有you相xiang同tong的de幾ji率lv
，因yin此ci
，並bing不bu是shi管guan芯xin產chan生sheng的de所suo有you光guang都dou可ke以yi釋shi放fang出chu來lai
，這zhe主zhu要yao取qu決jue於yu半ban導dao體ti材cai料liao質zhi量liang
、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
；guanxinzheshelvyukongqizheshelvxiangguantaida，zhishiguanxinneibudequanfanshelinjiejiaohenxiao，qiyouyuancengchanshengdeguangzhiyouxiaobufenbeiquchu
，dabufenyizaiguanxinneibujingduocifansheerbeixishou，yifashengquanfanshedaozhiguoduoguangsunshi，xuanyongxiangyingzheshelvdehuanyangshuzhizuoguodu，tigaoguanxindeguangchushexiaolv。yongzuogouchengguankedehuanyangshuzhixujuyounaishixing，jueyuanxing，jixieqiangdu，duiguanxinfachuguangdezheshelvhetoushelvgao。xuanzebutongzheshelvdefengzhuangcailiao
，fengzhuangjihexingzhuangduiguangziyichuxiaolvdeyingxiangshibutongde，faguangqiangdudejiaofenbuyeyuguanxinjiegou
、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。

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結的溫升是封裝與應用必須考慮的。包封材料多采用高溫固化環氧樹脂，其光性能優良
，工藝適應性好，產品可*性高
，可做成有色透明或無色透明和有色散射或無色散射的透鏡封裝，不同的透鏡形狀構成多種外形及尺寸
，例如，圓形按直徑分為Φ2mm、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
；雙(shuang)色(se)型(xing)由(you)兩(liang)種(zhong)不(bu)同(tong)發(fa)光(guang)顏(yan)色(se)的(de)管(guan)芯(xin)組(zu)成(cheng)，封(feng)裝(zhuang)在(zai)同(tong)一(yi)環(huan)氧(yang)樹(shu)脂(zhi)透(tou)鏡(jing)中(zhong)，除(chu)雙(shuang)色(se)外(wai)還(hai)可(ke)獲(huo)得(de)第(di)三(san)種(zhong)的(de)混(hun)合(he)色(se)，在(zai)大(da)屏(ping)幕(mu)顯(xian)示(shi)係(xi)統(tong)中(zhong)的(de)應(ying)用(yong)極(ji)為(wei)廣(guang)泛(fan)，並(bing)可(ke)封(feng)裝(zhuang)組(zu)成(cheng)雙(shuang)色(se)顯(xian)示(shi)器(qi)件(jian)；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管芯粘嵩諼⑿蚉CB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。
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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。

表麵貼裝封裝

在2002年，表麵貼裝封裝的LED(SMD LED)逐漸被市場所接受，並獲得一定的市場份額
，從引腳式封裝轉向SMD符合整個電子行業發展大趨勢
，很多生產廠商推出此類產品。

早期的SMD LED大多采用帶透明塑料體的SOT-23改進型，外形尺寸3．04×1．11mm，卷盤式容器編帶包裝。在SOT-23基礎上
，研發出帶透鏡的高亮度SMD的SLM-125係列，SLM-245係列LED

，前者為單色發光
，後者為雙色或三色發光。近些年


，SMD LED成為一個發展熱點
，很好地解決了亮度、視角、平整度、可*性、一致性等問題
，采用更輕的PCB板ban和he反fan射she層ceng材cai料liao，在zai顯xian示shi反fan射she層ceng需xu要yao填tian充chong的de環huan氧yang樹shu脂zhi更geng少shao，並bing去qu除chu較jiao重zhong的de碳tan鋼gang材cai料liao引yin腳jiao
，通tong過guo縮suo小xiao尺chi寸cun
，降jiang低di重zhong量liang，可ke輕qing易yi地di將jiang產chan品pin重zhong量liang減jian輕qing一yi半ban
，最zui終zhong使shi應ying用yong更geng趨qu完wan美mei
，尤you其qi適shi合he戶hu內nei，半ban戶hu外wai全quan彩cai顯xian示shi屏ping應ying用yong。

表3示出常見的SMD LED的幾種尺寸

，以及根據尺寸(加上必要的間隙)計算出來的最佳觀視距離。焊盤是其散熱的重要渠道
，廠商提供的SMD LED的數據都是以4．0×4．0mm的焊盤為基礎的
，采用回流焊可設計成焊盤與引腳相等。超高亮度LED產品可采用PLCC(塑封帶引線片式載體)-2封裝，外形尺寸為
3．0×2．8mm
，通過獨特方法裝配高亮度管芯，產品熱阻為400K／W，可按CECC方式焊接，其發光強度在50mA驅動電流下達1250mcd。七段式的一位、兩位、三位和四位數碼SMD LED顯示器件的字符高度為5．08-12．7mm，顯示尺寸選擇範圍寬。PLCC封裝避免了引腳七段數碼顯示器所需的手工插入與引腳對齊工序
，符合自動拾取—貼裝設備的生產要求，應用設計空間靈活
，顯示鮮豔清晰。多色PLCC封(feng)裝(zhuang)帶(dai)有(you)一(yi)個(ge)外(wai)部(bu)反(fan)射(she)器(qi)，可(ke)簡(jian)便(bian)地(di)與(yu)發(fa)光(guang)管(guan)或(huo)光(guang)導(dao)相(xiang)結(jie)合(he)，用(yong)反(fan)射(she)型(xing)替(ti)代(dai)目(mu)前(qian)的(de)透(tou)射(she)型(xing)光(guang)學(xue)設(she)計(ji)，為(wei)大(da)範(fan)圍(wei)區(qu)域(yu)提(ti)供(gong)統(tong)一(yi)的(de)照(zhao)明(ming)，研(yan)發(fa)在(zai)3．5V、1A驅動條件下工作的功率型SMD LED封裝。

功率型封裝

LED芯片及封裝向大功率方向發展，在大電流下產生比Φ5mmLED大10-20倍的光通量，必須采用有效的散熱與不劣化的封裝材料解決光衰問題
，因此
，管殼及封裝也是其關鍵技術，能承受數W功率的LED封裝已出現。5W係列白
、綠
、藍綠、藍的功率型LED從2003年初開始供貨，白光LED光輸出達1871m
，光效44．31m／W綠光衰問題，開發出可承受10W功率的LED，大麵積管
；匕尺寸為2．5×2．5mm
，可在5A電流下工作
，光輸出達2001m，作為固體照明光源有很大發展空間。

Luxeon係列功率LED是將A1GalnNgonglvxingdaozhuangguanxindaozhuanghanjiezaijuyouhanliaotudiandeguizaitishang，ranhoubawanchengdaozhuanghanjiedeguizaitizhuangrurechenyuguankezhong
，jianheyinxianjinxingfengzhuang。zhezhongfengzhuangduiyuquguangxiaolv，sanrexingneng
，jiadagongzuodianliumidudeshejidoushizuijiade。qizhuyaotedian：熱阻低，一般僅為14℃／W，隻有常規LED的1／10；可*性高
，封裝內部填充穩定的柔性膠凝體，在-40-120℃範圍，不會因溫度驟變產生的內應力，使金絲與引線框架斷開

，並防止環氧樹脂透鏡變黃，引線框架也不會因氧化而玷汙
；反射杯和透鏡的最佳設計使輻射圖樣可控和光學效率最高。另外，其輸出光功率
，外量子效率等性能優異

，將LED固體光源發展到一個新水平。

Norlux係列功率LED的封裝結構為六角形鋁板作底座(使其不導電)的多芯片組合，底座直徑31．75mm
，發光區位於其中心部位
，直徑約(0.375×25．4)mm
，可容納40隻LED管芯
，鋁板同時作為熱沉。管芯的鍵合引線通過底座上製作的兩個接觸點與正、負極連接，根據所需輸出光功率的大小來確定底座上排列管芯的數目，可組合封裝的超高亮度的AlGaInN和AlGaInPguanxin
，qifasheguangfenbieweidanse
，caisehuohechengdebaise，zuihouyonggaozheshelvdecailiaoanguangxueshejixingzhuangjinxingbaofeng。zhezhongfengzhuangcaiyongchangguiguanxingaomiduzuhefengzhuang
，quguangxiaolvgao，rezudi，jiaohaodibaohuguanxinyujianheyinxian，zaidadianliuxiayoujiaogaodeguangshuchugonglv
，yeshiyizhongyoufazhanqianjingdeLED固體光源。

在應用中，可將已封裝產品組裝在一個帶有鋁夾層的金屬芯PCB板上，形成功率密度LED，PCB板作為器件電極連接的布線之用，鋁芯夾層則可作熱沉使用
，獲得較高的發光通量和光電轉換效率。此外，封裝好的SMD LED體積很小，可靈活地組合起來，構成模塊型、導光板型、聚光型、反射型等多姿多彩的照明光源。

功率型LED的熱特性直接影響到LED的工作溫度
、發光效率
、發光波長、使用壽命等，因此
，對功率型LED芯片的封裝設計、製造技術更顯得尤為重要。

LED發展及應用前景

近幾年，LED的發光效率增長100倍，成本下降10倍，廣泛用於大麵積圖文顯示全彩屏
，狀態指示、標誌照明、信號顯示、液晶顯示器的背光源，汽車組合尾燈及車內照明等等方麵，其發展前景吸引全球照明大廠家都先後加入LED光源及市場開發中。極具發展與應用前景的是白光LED
，用作固體照明器件的經濟性顯著，且有利環保，正逐步取代傳統的白熾燈，世界年增長率在20％以上
，美
、日、歐及中國台灣省均推出了半導體照明計劃。

目前，普通白光LED發光效率251m／W，專家預計2005年可能超過3001m／W。功率型LED優異的散熱特性與光學特性更能適應普通照明領域，被學術界和產業界認為是LED進入照明市場的必由之路。為替代熒光燈、白光LED必須具有150—2001m／W的光效，且每Im的價格應明顯低於0．015／Im(現價約0．25$／Im
，紅LED為0．065／Im)，要實現這一目標仍有很多技術問題需要研究
，但克服解決這些問題並不是十分遙遠的事。按固體發光物理學原理
，LED的發光效率能近似100％，因此
，LED被譽為21世紀新光源，有望成為繼白熾燈
、熒光燈、高強度氣體放電燈之後的第四代光源。

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三大關鍵
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