將LED進(jìn)行矩陣式組裝可獲得更高密度、更高亮度的LED。由于熱的高濃度以及要求高頻引線鍵合連接，這種結(jié)構(gòu)對封裝構(gòu)成了挑戰(zhàn)。采用這些封裝工藝可獲得高亮度效果，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)散熱和最大的出光效率。

LED封裝顯示器

近幾年發(fā)光二極管(LED)的應(yīng)用在不斷增長，其市場覆蓋范圍很廣，包括像指示燈、聚光燈和頭燈這樣的汽車照明應(yīng)用，像顯示背光和照相機(jī)閃光燈這樣的照相功能，像LED顯示器背光和投射系統(tǒng)這樣的消費(fèi)產(chǎn)品，像建筑物的特色照明和標(biāo)志這樣的建筑應(yīng)，以及許多其他方面的應(yīng)用。LED亮度高、發(fā)光效率高且反應(yīng)速度快。由于耗能低，使用壽命長，放熱少且可發(fā)出彩色光的特點(diǎn)，已經(jīng)在很多方面替代了白熾燈。

隨著LED效率的不斷提高，產(chǎn)生的每瓦特流明量不斷增大，利用LED進(jìn)行通用照明變得越來越接近實(shí)際。比如在2003年，一個(gè)相當(dāng)于3000流明的熒光燈管需要采用超過1300個(gè)效率為30流明/瓦的LED才能獲得相當(dāng)?shù)男Ч５?005年，獲得同樣的熒光燈管發(fā)光效果所需的LED數(shù)目減少了20倍，只需50個(gè)左右，每個(gè)LED的發(fā)光效率為50流明/瓦或者更高，發(fā)光強(qiáng)度為60流明。

LED照明水平

LED生產(chǎn)有四個(gè)環(huán)節(jié)，或著說涉及四個(gè)領(lǐng)域。第一個(gè)環(huán)節(jié)稱作產(chǎn)品環(huán)節(jié)0，指生產(chǎn)器件本身。第二個(gè)環(huán)節(jié)產(chǎn)品環(huán)節(jié)1是一級封裝，這指通過芯片黏附和引線鍵合的方法將器件連接至電源上，形成表面安裝封裝。第三個(gè)環(huán)節(jié)產(chǎn)品環(huán)節(jié)2指二級封裝。將多個(gè)一級封裝放在一起，形成像外部信號或室外照明燈應(yīng)用所需的光輸出。第四個(gè)環(huán)節(jié)產(chǎn)品環(huán)節(jié)3是對整個(gè)系統(tǒng)或解決方案進(jìn)行系統(tǒng)封裝。

一級LED 封裝包括單個(gè)LED和復(fù)雜的LED矩陣的封裝。在標(biāo)準(zhǔn)的LED陣列中，每個(gè)LED被連接至基板電極上。LED可分開處理或連接在一起。這種類型的封裝多數(shù)是利用環(huán)氧樹脂粘黏芯片。對于高亮度LED應(yīng)用，如室外照明或尾部投射屏幕照明，需要采用矩陣結(jié)構(gòu)的LED。在這種結(jié)構(gòu)里，將LED進(jìn)行緊密的行與列的排列，以獲得盡可能多的光。圖1是LED矩陣圖，它們一起可發(fā)出巨大的流明量。LED的數(shù)目和排列緊密程度要求芯片黏附材料的導(dǎo)熱性能良好，以保持LED盡可能低溫。

LED矩陣圖

       圖1 LED矩陣圖

矩陣式LED封裝是生產(chǎn)中許多系統(tǒng)的基礎(chǔ)。它們的新近流行是因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)能獲得更多的流明每瓦功率。不過與單芯片封裝相比，矩陣式LED封裝對于芯片粘合劑和引線鍵合帶來了很大挑戰(zhàn)。高亮度LED應(yīng)用要求熱傳輸最大，才能滿足性能要求。

封裝高亮度LED

矩陣式LED工藝步驟包括材料準(zhǔn)備、芯片的取放、脈沖回流、清潔、引線鍵合及測試。下面的討論將主要集中在脈沖回流(低溫共晶鍵合)和引線鍵合步驟。示例為9 8的290祄LED矩陣，采用AuSn粘合法。LED在列方向被電氣連接在一起。目的是利用冶金共晶互連將LED和基板連在一起，根據(jù)部件容差(約 1mil的空隙)將LED盡可能緊密地布置。圖2所示為該290祄LED矩陣。

引線鍵合前將290微米LED黏附至AuSn上

       圖2 引線鍵合前將290微米LED黏附至AuSn上