LED封装类型
随着LED 显示屏行业的不断发展,LED封装技术也不断发展,现有直插式、表贴式和集成式3种封装类型。
1、直插式封装
LED自20世纪70年代发明以来,一直到2010年左右都是以直插式封装为主的。直插式LED是一块电致发光的半导体材料。直插式封装是将电致发光的半导体材料置于一个有引线的架子上,四周用环氧树脂胶密封,这样做能起到保护内部芯线的作用。
在直插式封装中,PN结区发出的光是非定向的,即光同时向各个方向进行发射。直插式LED材料的透光率及结构构造等因素导致PN结发出的光并不是都可以释放出来,这主要取决于半导体材料的质量、PN 结结构、封装内部结构与包封材料。
直插式封装中,顶部包封常用的环氧树脂外壳一般会做成圆形,用来提高 PN 结的光出射效率及增大可视角度,如图1-2所示。按照圆形外壳的直径分类,直插式LED可分为Φ2mm、Φ3mm、Φ5mm、Φ7mm 等类型。另外,PN结发光波长随温度变化(0.2~0.3)nm/℃。直插式LED90%的热量通过负极金属引脚散发到PCB中,10%的热量散发到空气中。
这些技术特点使直插式LED 结构简单、制造成本低、亮度高及产品可靠性高推动了LED显示屏早期的商业化应用。目前,在P10mm以上的户外LED显示屏中,直插式 LED 仍被广泛地使用。然而,直插式LED尺寸大、对比度低、发光角度小、组装不便等缺点,一直制约着其在LED显示屏行业的发展。
2、表贴式封装
表贴式封装又称SMD(Surface Mounted Devices)封装。表贴式封装即使用自动贴片设备将片式化、微型化的LED直接焊接到PCB等布线基板表面的特定位置。表贴式LED是通过将发光功率晶片填入金属支架,再灌胶干制成的,其形状主要为立方体。
表贴式 LED的发光面是单正面,其制作工艺决定了表贴式LED表面比直插式LED表面更平整顺滑,所以其点亮画面显示效果表现会更好。表贴式LED采用了更轻的封装线路板和反射层材料,缩小了尺寸、减轻了质量,适用于室内及部分户外 LED 显示屏。对于表贴式LED 来说,焊盘是其散热的重要途径。厂家可以根据 LED 引脚的大小来设计回流焊焊盘的大小。
表贴式 LED因其自身的优势,在2012年左右迅速发展。表贴式封装主要应用在 P1.0mm~P10mm 的 LED 显示屏产品中。与直插式LED 相比,表贴式 LED 在体积、质量、可靠性、一致性、视角、外观等方面表现更好。目前表贴式LED 在LED 显示屏行业的应用较为广泛。
但是,表贴式 LED 从小间距1010产品发展到0404产品,其面积已经降为原来的16%,无论在封装难度、器件可靠性方面,还是在终端贴片精度方面,表贴式封装已经不再适用于 P1.0mm 以下的产品。
3、集成式封装
集成式封装包含COB(ChipOnBoard,板上芯片)封装和MD(IntegratecMatrixDevices,集成矩阵式器件)封装两种类型。COB封装是一种将多个LED晶片与PCB直接相连实现导热的结构,省去了单个LED封装后贴片的工艺,解决了表贴式 LED 面临的一些问题。
COB 封装是上游芯片技术、中游封装技术及下游显示技术的集成,不仅可以减少支架成本、简化制作工艺,还可以降低芯片热阻,实现高精密化封装。相较于SMD 封装,COB封装省去了混灯的环节,所以看起来一致性特别差,这就是每台使用 COB 封装的 LED 显示屏在出厂时需要校正的原因。COB 封装虽然在点间距画面显示质量、防磕碰能力、整体可靠性等方面有很大的优势,但是在生产效率、良率、产品均匀一致性等方面仍存在技术难题,这些因素也制约着当前 COB 封装技术的推广及应用。
IMD 封装采用多像素集成封装,它结合了SMD 封装和COB封装的优点,尺寸精度方面优于SMD 封装,墨色一致性及良率方面优于COB 封装。此外,IMD 封装产业链配套成熟,可实现快速产业化。
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