LED施工指南：封装形式详解

随着LED芯片性能、发光颜色、外形尺寸和安装方式的不断更新进步，以及应用需求的不断增加，LED的封装技术也在不断推陈出新，如图1-8所示。

1.引脚式封装

LED引脚式封装是最先研发成功投放市场的封装结构，一般用于电流较小（20～30mA）、功率较低（小于0.1W）的LED封装。它采用引线架作各种封装外形的引脚，典型的传统LED安置在能承受0.1W输入功率的包封内，其90%的热量是由负极的引脚架散发至PCB板，再散发到空气中。

图1-8 LED封装形式的发展

目前引脚式LED的设计已相对成熟，品种数量繁多，技术成熟度较高，封装内结构与反射层仍在不断改进，被大多数客户认为是目前显示行业中最方便、最经济的解决方案，但在衰减寿命、光学匹配、失效率等方面存在一定的问题，从而制约了它的发展。

沿袭小功率DIP LED封装思路的大尺寸环氧树脂封装，如图1-9所示。

图1-9 LED直插式封装

2.食人鱼式封装

食人鱼封装是一种正方形的、透明树脂封装形式，负极处有个缺脚。食人鱼LED属于散光型的LED，发光角度大于120°，发光强度很高，而且能承受更大的功率。

食人鱼封装模粒的形状也是多种多样的，有ϕ3mm圆头和ϕ5mm圆头，也有凹型形状的平头形状。根据出光角度的要求，可选择各种封装模粒。

食人鱼封装LED的散热好，相对ϕ5mm的普通LED，其光衰小、寿命长，因此其使用寿命比较长，这样可以节省维修费用。这种封装方式的缺点是体积要比普通的5mm LED大一点，由于发光角度大，若用于制作全彩的RGB混光，效果不如5mm草帽状的LED好。

食人鱼式环氧树脂封装，如图1-10所示。

图1-10 食人鱼式封装

3.铝基板（MCPCB）式封装

采用铝基印制电路板封装，可较好地解决大功率LED的散热问题，提高了LED的工作稳定性和可靠性。如图1-11所示，LED的底部散热窗口采用回流焊方式直接固定在绝缘层上，通过立体长条形的铝基板直接散热，LED仍然用两根电极引出，与电路层焊接在一起。

图1-11 铝基板（MCPCB）式封装

4.TO式封装

TO（Transistor Out-line）的中文意思是“晶体管外形”，这是一种比较早期的晶体管封装规格。近年来，借鉴大功率晶体管封装思路，采用TO式封装LED产品也占一定的市场份额，如图1-12所示。

5.表面贴装式封装

表面贴装（SMD）封装技术主要是利用焊锡熔融再凝固的方式安装在器件载板上，形成SMD-LED产品。这样的LED产品在质量上有很大提升，更便于集成化，且生产效率很高。近些年，SMD-LED成为一个发展热点，由于其应用设计灵活，很好地解决了亮度、视角、平整度、可靠性、一致性等问题；采用更轻的PCB板和反射层材料，在显示反射层需要填充的环氧树脂更少；并去除较重的碳钢材料引脚，通过缩小尺寸，降低重量，可轻易地将产品重量减轻一半；尤其是顶部发光TOP型SMD处在不断发展之中，封装支架尺寸、封装结构设计、材料选择、光学设计、散热设计等不断创新，具有广阔的技术潜力，所以SMD-LED有加速发展的趋势，并逐渐替代引脚式LED。

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图1-12 TO式封装

虽然表面贴装封装技术在封装技术中占有一定的份额，并有加速发展的趋势，但表面贴装过程要用到大量的焊球和焊膏。一直以来，铅锡合金在焊料中占主导地位，由于铅及铅化合物属剧毒物质，对人体及牲畜具有极大的毒性，而且会造成严重的污染，所以研发使用优质低价的无铅焊料成为表面贴装封装技术发展道路上的一个势垒。功率型LED表面贴装（SMD）式封装，如图1-13所示。

图1-13 SMD式封装

6.功率型封装

国内功率型LED封装早在20世纪90年代就开始，它主要应满足以下两点要求：一是封装结构要有高的发光效率，二是热阻要尽可能低，这样才能保证功率LED的光电性能和可靠性。

功率型LED分为小功率LED和大功率LED两种。由于小功率LED具有光衰强、安装成本高等缺点及对LED大的耗散功率、大的发热量和高的发光效率等要求的提出，使大功率LED成为未来照明的核心，世界各大公司投入很大力量对其封装技术进行研究开发。国外在功率型封装这方面的研究成果比较突出，5W系列、Luxeon系列、Norlux系列产品在LED行业具有很强的实力。

流明公司的大功率LED封装，如图1-14所示。

图1-14 流明公司的大功率LED封装

由于功率型大尺寸芯片制造还处于发展之中，使得功率型LED的结构、光学、材料、参数设计也处于发展之中，不断有新型的设计出现，而且大功率LED器件的封装方法和封装材料并不能简单地套用传统的小功率LED器件的封装方法与封装材料。大的耗散功率、大的发热量以及高的发光效率，对LED封装工艺、封装设备和封装材料提出了新的更高的要求。所以，可以说功率型LED的设计是一片新天地，而功率型LED封装技术也将会成为封装技术的主流。

7.多芯片集成化封装（MCPCB）

大尺寸芯片封装还存在发光的均匀和散热等问题亟待解决。为避免这些问题，可采用小尺寸芯片集成的方法来增加单管最大可发光通量。由于小芯片技术相对成熟，芯片内量子效率的提高导致产生的热量减少，芯片有源层的有效电流密度将大幅上升，单颗芯片效率的提高使多芯片集成化封装成为可能。

MCPCB封装是近年来发展较快的一种先封装技术，它把若干个芯片组装在一块电路板上，构成多芯片组件，它是LED组件功能实现系统级的基础。所有芯片都布置在一个平面上，其基板内互连线采用三维方式布置。集成化封装LED器件的热聚集效应使LED器件的整体导热效率变得更好，如图1-15所示。

8.数显式封装

LED数码管以发光二极管作为发光单元，其封装方法如图1-16所示。

9.QFN封装

四侧无引脚扁平封装（QFN），如图1-17所示，陶瓷无引线片式LED现已在一些手机及笔记本电脑应用。

图1-15 MCPCB集成化封装

图1-16 数显式封装

友情提示

以上这些封装形式各有优缺点，对照明领域而言，大都只适用于特殊照明，是走向通用照明的过渡性产品。用于通用照明的LED应该有更好的解决方案。