LED灯珠行业小知识

1、LED灯珠封装工艺由于LED灯珠的结构形式不同，封装工艺上也有一些差别，但关键工序相同，LED灯珠封装主要工艺有：固晶→焊线→封胶→切脚→分级→包装。

2、大功率LED灯珠封装关键技术

2.1 LED灯珠封装技术的要求

大功率白光LED灯珠封装工艺及可靠性分析大功率LED灯珠封装关键技术如图所示，大功率LED灯珠封装涉及到光、电、热、结构和工艺等方面，这些因素既独立又影响。光是封装的目的，电、结构与工艺是手段，热是关键，性能是封装水平的具体体现。考虑到工艺兼容性及降低生产成本，应同时进行LED灯珠封装设计与芯片设计，否则，芯片制造完成后，可能因封装的需要对芯片结构进行调整，将可能延长产品研发的周期和成本，甚至会不能实现量产。

2.2 LED灯珠封装结构设计和散热技术

LED灯珠的光电转换效率仅为20%～30%，输入电能的70%～80%转变成了热量，芯片的散热是关键。小功率LED灯珠封装一般采用银胶或绝缘胶将芯片黏接在反射杯里，通过焊接金丝（或铝丝）完成内外连接，最后用环氧树脂封装。封装热阻高达150～250℃/W，一般采用20mA左右的驱动电流。大功率LED灯珠的驱动电流达到350mA、700mA甚至1A，采用传统直插式LED灯珠封装工艺，会因散热不良导致芯片结温上升，再加上强烈的蓝光照射，环氧树脂很容易产生黄化现象，加速器件老化，甚至失效，迅速热膨胀产生的内应力造成开路而死灯。大功率LED灯珠封装结构设计的重点是改善散热性能，主要包括芯片结构形式、封装材料（基板材料、热界面材料）的选择与工艺、将导电与导热路线分开的结构设计等，比如：采用倒装芯片结构、减薄衬底或垂直芯片结构的芯片，选用共晶焊接或高导热性能的银胶、采用COB技术将芯片直接封装在金属铝基板上、增大金属支架的表面积等方法。

2.3 LED灯珠光学设计技术

不同用途的产品对LED灯珠的色坐标、色温、显色性、光强和光的空间分布等要求不同。为提高器件的取光效率，并实现更优的出光角度和配光曲线，需要对芯片反光杯与透镜进行光学设计。大功率LED灯珠通常是将LED芯片安装在反射杯的热沉、支架或基板上，反射杯一般采用镀高反射层（镀Ag或Al）的方式提高反射效果，大功率LED灯珠出光效率还受模具精度及工艺影响很大，如果处理不好，容易导致很多光线被吸收，无法按预期目标发射出来，导致封装后的大功率LED灯珠发光效率偏低。

2.4 LED灯珠灌封胶的选择

LED灯珠灌封胶的作用有两点：

a）对芯片、金线进行机械保护；

b）作为一种光导材料，将更多的光导出。封装时，LED芯片产生的光向外发射产生的损失主要有；

c）光子在LED芯片出射界面由于折射率差引起的反射损失（即菲涅尔损失）；

d）光学吸收；

e）全内反射损失。

因此，在芯片表面涂覆一层折射率相对较高的透明光学材料，可以减少光子在界面的损失，提高出光效率。常用的灌封胶有环氧树脂和硅胶。环氧树脂黏度低、流动性好、固化速度适中，固化后无气泡、表面平整、有很好的光泽、硬度高，防潮防水防尘性能佳，耐湿热和大气老化，成本较低，是LED灯珠封装首选。硅胶具有透光率高、热稳定性好、折射率大、吸湿性低、应力小等特点，优于环氧树脂，但成本较高。小功率LED灯珠一般选用环氧树脂封装，大功率LED灯珠内部通常填充透明度高的柔性硅胶，胶体不会因照射高温或紫外线出现老化变黄，也不会因温度骤变而导致器件开路的现象，通过提高硅胶折射率，可减少菲涅尔损失，提高出光效率。

2.5 LED灯珠荧光粉涂敷量和均匀性控制技术

大功率白光LED灯珠的发光效率和光的质量与荧光粉的选择和工艺过程有关。荧光粉的选择包括激发波长与芯片波长的匹配、颗粒大小与均匀度、激发效率等。荧光粉涂覆根据蓝光芯片的发光分布进行调整，使混出的白光均匀，否则会出现蓝黄圈现象，严重的会影响光源质量，激发效率也会大幅下降。荧光粉与胶体的混合配方及涂胶工艺是保证LED灯珠光色在空间分布均匀和一致性的关键。将荧光粉与胶按一定配比混合后涂到芯片上，在LED灯珠芯片上方形成半球状。这种分布会使光色的空间分布不均匀，有黄圈或蓝圈。另外，在荧光粉涂敷过程中，由于胶的黏度是动态参数、荧光粉比重大于胶产生沉淀，使荧光粉的涂敷量控制增加了更多变数，容易导致白光的光色空间分布不均匀。目前，美国LumiLEDs公司率先研制使用的荧光粉等厚蒸镀工艺，通过蒸镀的方法在芯片上均匀地覆盖一层荧光粉，可改善光色的空间分布均匀性。

3、大功率LED灯珠封装的可靠性分析

静电对LED灯珠芯片造成的损伤

瞬间的电场或电流产生的热使LED灯珠局部受损伤，表现为漏电流迅速增加，有时虽能工作，但亮度降低或白光变色，寿命受损。当电场或电流击穿LED灯珠的PN结时，LED灯珠内部完全破坏造成死灯。在LED灯珠封装生产线，所有设备都要求接地，一般接地电阻为4Ω，要求高的场所接地电阻为≤2Ω。LED灯珠应用流水线设备和人员接地不良也会造成LED灯珠损坏。按照LED灯珠使用手册标准规定，LED灯珠引线距胶体应不少于3～5mm进行弯脚或焊。