LED封裝技術(shù)及熒光粉在封裝中的應(yīng)用

LED封裝是將外引線連接到LED芯片的電極上，以便于與其他器件連接。它不僅將用導(dǎo)線將芯片上的電極連接到封裝外殼上實現(xiàn)芯片與外部電路的連接，而且將芯片固定和密封起來，以保護芯片電路不受水、空氣等物質(zhì)的侵蝕而造成電氣性能降低。另外，封裝還可以提高LED芯片的出光效率，并為下游產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用安裝和運輸提供方便。因此，封裝技術(shù)對LED的性能和可靠性發(fā)揮著重要的作用。下面對LED封裝技術(shù)、熒光粉及其在LED封裝中的應(yīng)用進行介紹。

1. LED封裝技術(shù)

根據(jù)不同的應(yīng)用需要，LED的芯片可通過多種封裝方式做成不同結(jié)構(gòu)和外觀的器件，生產(chǎn)出各種色溫、顯色指數(shù)、品種和規(guī)格的LED產(chǎn)品。按封裝是否帶有引腳，LED可分為引腳式封裝和表面貼裝封裝兩種類型。常規(guī)小功率LED的封裝形式主要有：直插式DIP LED、表面貼裝式SMD LED、食人魚Piranha LED和PCB集成化封裝。功率型LED是未來半導(dǎo)體照明的核心，其封裝是人們目前研究的熱點。下面就幾種主要的封裝形式進行說明：

（1）引腳式封裝 采用引線架作為各種封裝外型的引腳。圓頭插腳式LED是常用的封裝形式。這種封裝常用環(huán)氧樹脂或硅樹脂作為包封材料，芯片約90%的熱量由引線架傳遞到印刷電路板（PCB）上，再散發(fā)到周圍空氣中。環(huán)氧樹脂的直徑有7mm、5mm、4mm、3mm和2mm等規(guī)格。發(fā)光角（2θ1/2）的范圍可達18~120°。

（2）表面貼裝封裝 它是繼引腳式封裝之后出現(xiàn)的一種重要封裝形式。它通常采用塑料帶引線片式載體（Plastic Leaded Chip Carrier，PLCC），將LED芯片放在頂部凹槽處，底部封以金屬片狀引腳。LED采用表面貼裝封裝，較好地解決了亮度，視角，平整度，一致性和可靠性等問題，是目前LED封裝技術(shù)的一個重要發(fā)展方向。

（3）功率型LED封裝 功率型LED分普通功率LED（小于1W）和瓦級功率LED（1W及以上）兩種。其中，瓦級功率LED是未來照明的核心。單芯片瓦級功率LED最早是由Lumileds公司在1998年推出的LUXEON LED，該封裝結(jié)構(gòu)的特點是采用熱電分離的形式，將倒裝芯片（Flip Chip）用硅載體直接焊在熱沉上，并采用反射杯、光學(xué)透鏡和柔性透明膠等新結(jié)構(gòu)和新材料。

2. 熒光粉

目前白光LED主要通過三種型式實現(xiàn)：1) 采用紅、綠、藍三色LED組合發(fā)光，即多芯片白光LED；2) 采用藍光LED芯片和黃色熒光粉，由藍光和黃光兩色互補得到白光，或用藍光LED芯片配合紅色和綠色熒光粉，由芯片發(fā)出的藍光、熒光粉發(fā)出的紅光和綠光三色混合獲得白光；3) 利用紫外LED芯片發(fā)出的近紫外光激發(fā)三基色熒光粉得到白光。后兩種方式獲得的白光LED都需要用到熒光粉，稱為熒光粉轉(zhuǎn)換LED（phosphor converted Light Emitting Diode，pc-LED），它與多芯片白光LED相比在控制電路、生產(chǎn)成本、散熱等方面具有優(yōu)勢，在目前的LED產(chǎn)品市場上占主導(dǎo)地位。

熒光粉已經(jīng)成為半導(dǎo)體照明技術(shù)中的關(guān)鍵材料之一，它的特性直接決定了熒光粉轉(zhuǎn)換LED的亮度、顯色指數(shù)、色溫及流明效率等性能。目前的黃色熒光粉主要有鈰激活釔鋁石榴石（Y3Al5O12:Ce3+，YAG:Ce）和銪激活堿土金屬硅酸鹽；紅色熒光粉主要有：Ca1-xSrxS:Eu2+、YVO4:Bi3+,Eu3+和M2Si5N8:Eu2+(M=Ca,Sr,Ba)等；綠色熒光粉主要有：SrGa2S4:Eu2+、M2SiO4:Eu2+(M=Ca,Sr,Ba)和MSi2N2O2:Eu2+(M=Ca,Sr,Ba)等；藍色熒光粉主要有：BaMg2Al16O27:Eu2+、Sr5(PO4)Cl:Eu2+、Ba5SiO4Cl6:Eu2+和LiSrPO4:Eu2+等。

3. 熒光粉在封裝中的應(yīng)用

封裝之前除了需確定封裝結(jié)構(gòu)外，還需選擇好芯片和熒光粉。對于高色溫的冷白光LED通常選用InGaN芯片配合YAG:Ce黃色熒光粉，獲得低色溫的暖白光LED需要在此基礎(chǔ)上添加紅色熒光粉或采用紫外芯片配合三基色熒光粉。LED芯片和熒光粉之間存在一個匹配的問題，只有當LED芯片的發(fā)射峰與熒光粉的激發(fā)峰最大程度地重疊時，才能最大限度地發(fā)揮LED芯片和熒光粉的效率。