LED 引脚式封装

封装的折射率匹配



类似：单层减反膜的折射率为两边介质折射率 之积开根号。 LED芯片和衬底的折射率为2.5~3，空气折射 率为1，则中间的环氧树脂的折射率取 1.58~1.7，实际使用最高的为1.5。 折射率高的同时要有好的透光率。
五、一次光学设计
小结


封装解决的是光学、电学、热学方面的问题。 对于引脚式封装，一次光学设计可以获得大于 80%的聚光效率，pn电极得到保护，但散热仅 靠支架导出，散热性能不理想。 尽管如此，这种LED的寿命有的可以达到数万 小时以上。
关于LED封装
2.1 引脚式封装
引脚式封装内容

一、引脚式封装引言 二、工艺流程及选用设备 三、管理机制和生产环境 四、LED点亮时的热量导出 五、一次光学设计
引脚式封装
引脚式封装
一、引脚式封装引言
引脚式封装

引脚式LED封装方式是最普通、最常用的一种 封装形式。
一、引脚式封装引言

一、引脚式封装引言
引脚式封装作用

电学：保护芯片、焊线金丝不受侵蚀。 光学：

环氧树脂的形状起到透镜的作用，控制光束发散角。 环氧树脂的折射率起到芯片与空气的过渡，提高芯 片的出光效率，芯片的折射率高，对空气全反射角 度小，而对环氧树脂，全反射角度增大，使更多的 光输出。

热学：没有特殊散热，因此适用于小功率。
三、管理机制和生产环境
管理机制

物料：

现场物料一定要标识清楚。 存放位置固定，不能随意乱放。 防止物料混杂。 严禁物料取错、配错、过期、受潮。 任何的小错误都会使整批产品报废。


设备：定期检修、核对。 工艺：制定工艺合理，不能随意改变工艺。
三、管理机制和生产环境
LED封装环境
引脚式封装
一、引脚式封装引言
引脚式封装
引脚式封装

LED芯片：粘接在引线架（也称支架）上。 正极：用金丝连接在一个支架上。 负极：用金丝连接在支架反射杯内，或用银浆 粘接在支架反射杯内。（根据L型还是V型电极 来确定）。 顶部：用环氧树脂包封，做成圆柱+半球型， 根据圆柱直径命名Φ 3、5、8、10的LED
五、一次光学设计
一次光学设计的分类
依据：三要素芯片、支架、模粒的相互作用。 折射式 反射式 折反射式
五、一次光学设计
折射式
五、一次光学设计
折射式

聚光面形状：球面或非球面。 缺点：聚光面的确定立体角小，约70%~80% 的光从封装的侧面漏出。
五、一次光学设计


在管芯处增加反光杯，可以将管芯侧面发出的 光线收集，在一定程度上可以提高集光效率， 但相应会增大发光面的尺寸，从而增大发散角。 如果要求光束很窄、近似为平行光时，必须增 大LED的封装尺寸，相当于加长焦距，因而限 制了应用范围，因此，增加反光杯不能从根本 上解决集光效率低的问题。
3、芯片扩张机——芯片扩张
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二、工艺流程及选用设备
4、背胶机——背胶
二、工艺流程及选用设备
5、自动固晶机——固晶
二、工艺流程及选用设备
6、烘干箱——烘干
二、工艺流程及选用设备
7、超声波焊线机——焊线
二、工艺流程及选用设备
8、显微镜——检验
二、工艺流程及选用设备
9、灌胶机
二、工艺流程及选用设备
一、二次光学设计

一次光学设计的对象：是封装时LED的芯片。 二次光学设计的对象：封装好的LED器件。 （第五章介绍）
五、一次光学设计
一次光学设计的三要素



芯片：LED放光的主体，在芯片尺寸面积一定 的情况下，发光多少直接与芯片的质量有关。 支架：承载芯片，起到固定芯片的作用。支架 碗的形状大小，以及与芯片的匹配程度对光效 率起重要的作用。 模粒：灌满环氧树脂后形成透镜，出光的角度 和光斑质量与模粒形成的透镜有密切关系。
10、烘干箱——烘干
二、工艺流程及选用设备
11、脱模机——脱模
二、工艺流程及选用设备
12、冲压机及半切机——半切
二、工艺流程及选用设备
13、LED测试机
二、工艺流程及选用设备
14、冲压机及全切机——全切
二、工艺流程及选用设备
15、烘干箱——烘干
二、工艺流程及选用设备
16、LED分选机——分选

净化厂房：整体10万级，局部1万级。


10万级的洁净度是指(按照美国联邦标准209E)在一 立方英尺的空间内颗粒尺寸大于等于0.5微米的粒 子数为10万个。 1英尺（ft）=0.3048米（m） 1英寸（in）=25.4毫 米（mm） 1英尺=12英寸

温度、湿度可控。

相对湿度：可以表示为在相同温度下样品空气的水 蒸气压和饱和的蒸气压的比率（百分率）。


是综合了折射式和反射式两种结构的优点。 在反射式正向反射的基础上增加一个折射面起 到聚光的作用。 具有更高的聚光能力。
五、一次光学设计
一次光学系统的选择


正向反射和折反射式的立体角分别为4.7和5.0， 后者结构要复杂些。 两种结构的集光效率高和光束质量好，都是封 装结构的优选。
五、一次光学设计
三、管理机制和生产环境

做好LED的四大重要因素 人、物、设备、生产环境 说明：


只是从生产的角度 公司企业：物料采购、生产、销售、人事、财务、 信息——企业六管
三、管理机制和生产环境
管理机制


ISO9000质量体系 国际标准化组织(International Organization for Standardization)的缩写 需要认证
二、工艺流程及选用设备
17、打包机（手动）——打包
二、工艺流程及选用设备
17、打包机（自动）——打包
二、工艺流程及选用设备
工艺流程及选用设备

17个步骤繁多，使用设备进行操作 因此说LDE封装是熟练设备操作的过程 好的设备、优秀的操作人员、合理的生产环境， 一定可以生产出合格的产品。
二、工艺流程及选用设备


五、一次光学设计


一、一次光学设计的概念 一次光学设计概念：将LED芯片封装成LED器 件，必须进行光学设计，这种设计在业内称为 一次光学设计。 决定出光角度、光通量大小（光强大小）光强 分布、色温范围（色温分布）。 二次光学设计概念：使用LED器件时，整个系 统的出光效果、光强、色温的分布等光学参数 也需要设计，称为二次光学设计
光学：光束整形
热学：散热
关于LED封装
LED封装的电学问题

封装的对象是芯片，芯片的尺寸小从 200×200µ m到1.666×1.666mm，其上的电极 更小，要将内部电极引到外部电极，同时要对 电极进行保护。
关于LED封装
LED封装的光学问题


LED的pn结电子和空穴的复合产生可见、紫 外、红外光。 pn结发出的光向各个方向的几率相同。 为了使光尽可能发射到感兴趣的方向上，LED 封装要考虑封装结构对光的变换作用，即一次 光学设计。

有效防静电：电脑里面的显卡（第五章详细介 绍）
三、管理机制和生产环境
洁净空间单位体积空气中，以大于或等于被考虑粒径的 粒子最大浓度限值进行划分的等级标准。
四、LED点亮时的热量导出
引脚封装的LED中，90%的热量是由负极引 脚散发到印制电路板上的。 封装角度：引脚有铜支架和铁支架（我们平时 使用的一般是铁支架） 使用角度：印制电路板上的薄铜板面积留大， 以便于散热。较大功率加风扇，再大功率，如 大屏幕显示加空调。
一、引脚式封装引言
引脚式封装的总体要求


出光效率高，选择好的芯片和封装材料进行一 次光学设计。 均匀性好，合格率高，黑灯率控制在万分之三。 光斑均匀，色温一致，引脚干净无污点
一、引脚式封装引言
引脚式封装工艺流程及设备

1、划片机——划片
二、工艺流程及选用设备
2、芯片分选机——芯片分选
二、工艺流程及选用设备
反射式——背向
五、一次光学设计
反射式——前向
五、一次光学设计
背向反射式和正向反射式异同
背向 反射面 镀膜 芯片有无遮光 光束发散角 聚光效率 结构 抛物面 镀 有 大 80% 复杂 正向 抛物面 不镀 无 小 80% 简单
比较结果选择正向反射式更好
五、一次光学设计
折反射式
五、一次光学设计
折反射式
第二章 LED封装
LED的封装 属LED的中游产业 靠设备
关于LED封装
关于LED封装



2.1 引脚式封装 2.2 平面发光器件封装 2.3 SMD的封装 2.4 食人鱼LED的封装 2.5 大功率LED的封装
关于LED封装
关于LED封装
关于LED封装
LED封装解决的问题
电学：电极连接保护