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LED封裝技術是在分立器件封裝技術基礎上發展、演變而來的，但是卻有很大的特殊性。一般情況下而言，分立器件的管芯被密封在封裝體內，封裝的作用主要是保護管芯和完成電氣互連。而LED封裝則要完成輸出電信號，保護管芯正常工作，輸出可見光的功能。它既有電參數，又有光參數的設計及技術要求，因此無法簡單地將分立器件的封裝應用到LED上面。 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復合時，就會發出可見光、紫外光和近紅外光。但PN結區發出的光子是非定向的，即向各個方向進行的發射有相同的概率，因此，并不是管芯產生的所有光都可以釋放出來，這主要取決于半導體材料半導體質量、管芯結構及幾何形狀、封裝內部結構與包裝材料。 常規直徑為5mm型LED封裝是先將邊長0.25mm的正方形管芯黏結或燒結在引線架上，其中管芯的正極通過球行接觸點與金絲、鍵合為內引線與一條引腳相連，負極通過反射杯和引線架的另一引腳相連，然后將其頂部用環氧樹脂包裝起來。反射杯的作用是收集管芯側面、界面發出的光，向期望的方向角內發射。 頂部包裝的環氧樹脂做成一定形狀，有以下幾種作用：保護管芯不受外界侵蝕；采用不同的形狀和材質，起透鏡或漫射透鏡功能，控制光的發散角；管芯折射率與空氣折射率太大時，致使管芯內部的全反射臨界角很小，其有源層產生的光只有小部分被取出，大部分易在管芯內部經多次反射而被吸收，易發生全反射導致過多光損失，而選用相應折射率的環氧樹脂做過渡，可提高管芯的光出射效率。 用于構成管殼的環氧樹脂必須具有一定的耐濕性、絕緣性和機械強度，且對管芯發出光的折射率和透射率要高。因此選擇不同折射率的封裝材料，封裝幾何形狀對光子逸出效率的影響是不同的，發光強度的角分布也與管芯結構、光輸出方式、封裝透鏡所用材質和形狀有關。若是采用尖形樹脂透鏡，可使光集中到LED軸線方向，使相應的視角較小；如果頂部的樹脂透鏡為圓形或平面型，則其相應視角將增大。 一般情況下，LED的發光波長隨溫度變化，光譜寬度也隨之增加，從而影響顏色鮮亮度。另外，當正向電流流經PN結時，發熱性損耗會使得PN結產生升溫。在室溫附近，溫度每升高1℃，LED的發光強度會相應減少1%左右。封裝散熱時保持色純度與發光強度非常重要，以往多采用減少驅動電流的辦法來降低結溫，多數的LED驅動電流限制在20mA左右。LED的光輸出會隨著電流的增大而增加，目前很多功率型LED的驅動電流可以達到70mA、100mA甚至1A級，因此需要改進封裝結構。采用全新的LED封裝設計理念，運用低熱阻封裝結構及技術，可以改善熱特性。例如，可采用大面積芯片倒裝結構，選用導熱性能好的銀膠，增大金屬支架的表面積，將焊料凸點的硅載體直接裝在熱沉上等方法。此外，在應用設計中，PCB線路板等的熱設計、導熱性能十分重要。 |
