2019非洲杯:各种元器件封装

       protel99se常用元件封装

        电阻：RES1，RES2，RES3，RES4；封装属性为axial系列

　　无极性电容：cap;封装属性为RAD-0.1到rad-0.4

　　电解电容：electroi;封装属性为rb.2/.4到rb.5/1.0

　　电位器：pot1,pot2；封装属性为vr-1到vr-5

　　二极管：封装属性为diode-0.4(小功率)diode-0.7(大功率)

　　三极管：常见的封装属性为to-18（普通三极管）to-22(大功率三极管)to-3(大功率达林顿管)

　　电源稳压块有78和79系列；78系列如7805，7812，7820等

　　79系列有7905，7912，7920等常见的封装属性有to126h和to126v

　　整流桥：BRIDGE1,BRIDGE2: 封装属性为D系列（D-44，D-37，D-46）

　　电阻：AXIAL0.3-AXIAL0.7　　其中0.4-0.7指电阻的长度，一般用AXIAL0.4

　　瓷片电容：RAD0.1-RAD0.3。　　其中0.1-0.3指电容大小，一般用RAD0.1

　　电解电容：RB.1/.2-RB.4/.8 其中.1/.2-.4/.8指电容大小。一般<100uF用RB.1/.2,100uF-470uF用RB.2/.4,>470uF用RB.3/.6

　　二极管：DIODE0.4-DIODE0.7 其中0.4-0.7指二极管长短，一般用DIODE0.4

　　发光二极管：RB.1/.2

　　集成块：DIP8-DIP40, 其中８－４０指有多少脚，８脚的就是DIP8

贴片电阻

      0603表示的是封装尺寸与具体阻值没有关系，但封装尺寸与功率有关通常来说如下：

      0201 1/20W

　 0402 1/16W

　 0603 1/10W

　 0805 1/8W

　 1206 1/4W

      电容电阻外形尺寸与封装的对应关系是：

        0402=1.0mmx0.5mm

　　0603=1.6mmx0.8mm

　　0805=2.0mmx1.2mm

　　1206=3.2mmx1.6mm

　　1210=3.2mmx2.5mm

　　1812=4.5mmx3.2mm

　　2225=5.6mmx6.5mm

      零件封装是指实际零件焊接到电路板时所指示的外观和焊点的位置。是纯粹的空间概念因此不同的元件可共用同一零件封装，同种元件也可有不同的零件封装。像电阻，有传统的针插式，这种元件体积较大，电路板必须钻孔才能安置元件，完成钻孔后，插入元件，再过锡炉或喷锡（也可手焊），成本较高，较新的设计都是采用体积小的表面贴片式元件（SMD）这种元件不必钻孔，用钢膜将半熔状锡膏倒入电路板，再把SMD元件放上，即可焊接在电路板上了。关于零件封装我们在前面 说过，除了DEVICE。LIB库中的元件外，其它库的元件都已经有了固定的元件封装，这是因为这个库中的元件都有多种形式：

      以晶体管为例说明一下：晶体管是我们常用的的元件之一，在DEVICE。LIB库中，简简单单的只有NPN与PNP之分，但实际上，如果它是NPN的 2N3055那它有可能是铁壳子的TO—3，如果它是NPN的2N3054，则有可能是铁壳的TO-66或TO-5，而学用的CS9013，有TO- 92A，TO-92B，还有TO-5，TO-46，TO-52等等，千变万化。

      还有一个就是电阻，在DEVICE库中，它也是简单地把它们称为RES1和RES2，不管它是100Ω还是470KΩ都一样，对电路板而言，它与欧姆数根 本不相关，完全是按该电阻的功率数来决定的我们选用的1/4W和甚至1/2W的电阻，都可以用AXIAL0.3元件封装，而功率数大一点的话，可用 XIAL0.4,AXIAL0.5等等。

      现将常用的元件封装整理如下：

      电阻类及无极性双端元件AXIAL0.3-AXIAL1.0;/无极性电容　RAD0.1-RAD0.4/有极性电容RB.2/.4-RB.5/1.0/

      二极管　DIODE0.4及 DIODE0.7/石英晶体振荡器　XTAL1/晶体管、FET、UJT　TO-xxx(TO-3,TO-5)/

      可变电阻（POT1、POT2）　VR1-VR5.

      当然，我们也可以打开C:\Client98\PCB98\library\advpcb.lib库来查找所用零件的对应封装.这些常用的元件封装，大家 最好能把它背下来，这些元件封装，大家可以把它拆分成两部分来记如电阻AXIAL0.3可拆成AXIAL和0.3，AXIAL翻译成中文就是轴状 的，0.3则是该电阻在印刷电路板上的焊盘间的距离也就是300mil（因为在电机领域里，是以英制单位为主的。

      同样的，对于无极性的电容，RAD0.1-RAD0.4也是一样；对有极性的电容如电解电容，其封装为RB.2/.4，RB.3/.6等，其中“.2”为 焊盘间距，“.4”为电容圆筒的外径。对于晶体管，那就直接看它的外形及功率，大功率的晶体管，就用TO—3，中功率的晶体管，如果是扁平的，就用TO- 220，如果是金属壳的，就用TO-66，小功率的晶体管，就用TO-5，TO-46，TO-92A等都可以，反正它的管脚也长，弯一下也可以。对于常用 的集成IC电路，有DIPxx，就是双列直插的元件封装，DIP8就是双排，每排有4个引脚，两排间距离是300mil,焊盘间的距离是100mil。 SIPxx就是单排的封装。等等。

      值得我们注意的是晶体管与可变电阻，它们的包装才是最令人头痛的，同样的包装，其管脚可不一定一样。例如，对于TO-92B之类的包装，通常是1脚为 E（发射极），而2脚有可能是B极（基极），也可能是C（集电极）；同样的，3脚有可能是C，也有可能是B，具体是那个，只有拿到了元件才能确定。因此， 电路软件不敢硬性定义焊盘名称（管脚名称），同样的，场效应管，MOS管也可以用跟晶体管一样的封装，它可以通用于三个引脚的元件。Q1-B，在PCB 里，加载这种网络表的时候，就会找不到节点（对不上）。在可变电阻上也同样会出现类似的问题；在原理图中，可变电阻的管脚分别为1、W、及2，所产生的网 络表，就是1、2和W，在PCB电路板中，焊盘就是1，2，3。当电路中有这两种元件时，就要修改PCB与SCH之间的差异最快的方法是在产生网络表后， 直接在网络表中，将晶体管管脚改为1，2，3；将可变电阻的改成与电路板元件外形一样的1，2，3即可。

      封装的处理是个没有多大学问但是颇费功夫的“琐事”，举个简单的例子IP8很简单吧，但是有的库用DIP-8,有的就是DIP8. 即使对同一封装结构，在各公司的产品Datasheet上描述差异就很大（不同的文件名体系、不同的名字称谓等）；还有同一型号器件，而管脚排序不一样的 情况，等等。对老器件，例如你说的电感，是有不同规格（电感量、电流）和不同的设计要求（插装/SMD）。真个是谁也帮不了谁，想帮也帮不上，大多数情况 下还是靠自己的积累。这对，特别是刚开始使用这类软件的人都是感到很困惑的问题，往往很难有把握地找到（或者说确认）资料中对应的footprint就一 定正确-- 心中没数！其实很正常。我觉得现成“全能“的库不多；根据电路设计确定选型、找到产品资料，认真核对封装，必要时自己建库（元件）。这些都是使用这类软件 完成设计的必要的信息积累。这个过程谁也多不开的。如果得以坚持，估计只需要一两个产品设计，就会熟练的。所谓“老手”也大多是这么“熬“过来的，甚至是 作为“看家”东西的。这个“熬”不是很轻松的，但是必要。

      电阻类及无极性双端元件　　　　AXIAL0.3-AXIAL1.0

　　无极性电容　　　　　　　　　　RAD0.1-RAD0.4

　　有极性电容　　　　　　　　　　RB.2/.4-RB.5/1.0

　　二极管　　　　　　　　　　　　DIODE0.4及 DIODE0.7

　　石英晶体振荡器　　　　　　　　XTAL1

　　晶体管、FET、UJT　　　　　　 TO-xxx(TO-3,TO-5)

　　可变电阻（POT1、POT2）　　　　VR1-VR5 贴片石英晶振封装
         无源贴片石英晶振，即通常所说的石英晶体谐振器的封装有：SMD2015  SMD2520  SMD3225   SMD4025   SMD5032    SMD6035    SMD7050   SMD8045等封装。这些封装中包括了金属封装和陶瓷封装，金属两脚，金属四脚；陶瓷两脚，陶瓷四脚。这些是晶振的封装，千万别和陶瓷晶振混在一起了。目前我们的优势在SMD3225陶瓷四脚，金属四脚；SMD5032陶瓷两脚，陶瓷四脚和金属四脚。
         再看有源石英晶振的封装，即通常所说的石英晶体振荡器封装，石英晶振振荡器又分为：OSC    VCXO   TCXO  VCTCXO等类型，但他们的封装是一样的：SMD2520   SMD3225  SMD5032和SMD7050,.这里要特别强调的是，有源晶振的封装没有SMD4025   SMD6035和SMD8045这几个封装。随着电子产品的不断革新，石英晶振的封装也是向着小型化放心发展，就像今天有客户问我VCTCXO  SMD5032封装的，这款晶振目前各个品牌厂家都做的很少了，几乎处于停产的状态，所以客户们会发现，这种封装的市场上很难找到了。

MEMS压力传感器的封装
               图一是压力传感器在汽车上的应用。不同的传感器其压力范围、输出方式等有所不同。但是，MEMS压力传感器大体上有两种类型：电容型和压电电阻型。前者的工作原理是，当压力作用在电容板上，两板间距会变化，从而电容也会不同，因此可以通过测量电容来测量压力。后者利用压力作用在压电体上引起电阻变化。MEMS压力传感器中最为复杂的是轮胎气压传感器（TPMS），因为它必须通过RF射频跟主控系统联系，还有因为它通过独立电池供电所以必须省电，以及封装必须考虑到高速转动问题等。下面就以轮胎气压传感器为例对封装详加讨论。     图一、压力传感器在汽车上的应用一、汽车轮胎压力传感器结构        汽车轮胎压力传感器一般有四块芯片组成：MEMS压力传感单元、加速度传感单元、MCU微控制器芯片以及RF芯片。（图二）
        压力传感单元P-Chip：它是跟CMOS电路集成在一起的芯片。（图三）压力所引起的电容变化被转化成电压的变化（C-V），然后经过零点（offset）和增益（gain）的调整（trim）后输出给MCU。它跟MCU是双向通信的，因为它的时钟、各种测试模式、零点和增益调整用的codes等都是由ASIC传递的。        加速度传感单元G-Cell：通过测量上下翻转的频率来测量轮胎的转速。如果压力传感单元的输出跟转速有关（比如离心力可能造成P-Chip内封装材料变形从而对电容板施加额外压力等），这个转速就被用来修正结果。更重要的是，这个G-Cell被用来判断汽车是否处于驾驶状态，是否把整个压力传感器从睡眠状态转到正常工作状态，这大大延长了电磁的使用寿命。      RF芯片的主要功能就是向系统中心发送数据和从中心接收指令。MCU处理数据和控制整个压力传感器系统。   图二、汽车轮胎压力传感器的多芯片结构示意图    图三、跟CMOS工艺集成在一起的、用表面微机械技术加工的电容型MEMS压力传感单元二、压力传感器封装        MEMS传感器封装应具有如下作用：
       保护MEMS结构，保证其从微机械加工后期、模块、终端产品制造及最后使用中不受损。
       自动化生产线
       提供输入输出界面（管脚、接触点等）
       提供机械界面（支撑、柱子等）
       在环境中保护半导体器件
       在工厂能校正和测试
       不影响器件的电学性能       MEMS传感器封装又必须满足：
       必须考虑芯片的尺寸和技术
工作温度范围。对汽车传感器，– 40 °C to 125 °C。
可考性取向。对加速度计、陀螺仪要考虑加速或旋转方向；对压力计要考虑传感部件必须接受外压。
瞬时保护
外壳共振
客户安装或焊接传感器到PCB上的过程
安装可靠性成本MEMS压力传感器封装又必须考虑的问题：
保护MEMS和ASIC等不受环境侵蚀
MEMS必须能感受到外界压力        图四是一个典型的压力传感器的封装示意图（只显示MEMS那部分）。MEMS被有机硅凝胶覆盖。凝胶因为它的稳定性和柔软性既保护了MEMS，又能传体外界压力。填充完硅胶后用带孔的不锈钢片盖住，既能阻挡外界硬物对硅胶的破坏或强烈作用，又能让空气进入保持内外气压平衡。 在设计压力传感器封装时必须了解封装材料、诱导应力以及器件性能三者的相互作用，必须建立先进的校正技术（见《MEMS传感器在测试中修正(Trim)》一文），必须准确计算模拟材料的性能、生产中的变化对器件性能的影响、客户使用环境下的可靠性等。        对汽车轮胎压力传感器，它在封装上有跟一般压力传感器很关键的不同。如果MEMS被厚厚的有机硅凝胶覆盖，由于硅胶的柔软性和流动性，当轮胎高速转动时，硅胶可能因为离心力而飞出来，或者向MEMS施加一个额外的压力。最好的轮胎压力传感器已经考虑到这一点。解决的方案是，用另外的材料取代硅胶，只需涂上薄薄一层就能保护MEMS，又不怕在高速转动时脱离。还有，用压力计G-Cell测量转动速度，在型号处理的过程中自动把由于离心力造成的额外压力扣掉。      图四、压力传感器的封装示意图
 
LED的封装技术
       LED封装技术大都是在分立器件封装技术基础上发展与演变而来的，但却有很大的特殊性。一般情况下，分立器件的管芯被密封在封装体内，封装的作用主要是保护管芯和完成电气互连。而LED封装则是完成输出电信号，保护管芯正常工作，输出：可见光的功能，既有电参数，又有光参数的设计及技术要求，无法简单地将分立器件的封装用于LED。
　　LED的核心发光部分是由p型和n型半导体构成的pn结管芯，当注入pn结的少数载流子与多数载流子复合时，就会发出可见光，紫外光或近红外光。但pn结区发出的光子是非定向的，即向各个方向发射有相同的几率，因此，并不是管芯产生的所有光都可以释放出来，这主要取决于半导体材料质量、管芯结构及几何形状、封装内部结构与包封材料，应用要求提高LED的内、外部量子效率。常规Φ5mm型LED封装是将边长0.25mm的正方形管芯粘结或烧结在引线架上，管芯的正极通过球形接触点与金丝，键合为内引线与一条管脚相连，负极通过反射杯和引线架的另一管脚相连，然后其顶部用环氧树脂包封。反射杯的作用是收集管芯侧面、界面发出的光，向期望的方向角内发射。顶部包封的环氧树脂做成一定形状，有这样几种作用：保护管芯等不受外界侵蚀；采用不同的形状和材料性质(掺或不掺散色剂)，起透镜或漫射透镜功能，控制光的发散角；管芯折射率与空气折射率相关太大，致使管芯内部的全反射临界角很小，其有源层产生的光只有小部分被取出，大部分易在管芯内部经多次反射而被吸收，易发生全反射导致过多光损失，选用相应折射率的环氧树脂作过渡，提高管芯的光出射效率。用作构成管壳的环氧树脂须具有耐湿性，绝缘性，机械强度，对管芯发出光的折射率和透射率高。选择不同折射率的封装材料，封装几何形状对光子逸出效率的影响是不同的，发光强度的角分布也与管芯结构、光输出方式、封装透镜所用材质和形状有关。若采用尖形树脂透镜，可使光集中到LED的轴线方向，相应的视角较小；如果顶部的树脂透镜为圆形或平面型，其相应视角将增大。
　　一般情况下，LED的发光波长随温度变化为0．2-0．3nm／℃，光谱宽度随之增加，影响颜色鲜艳度。另外，当正向电流流经pn结，发热性损耗使结区产生温升，在室温附近，温度每升高1℃，LED的发光强度会相应地减少1％左右，封装散热；时保持色纯度与发光强度非常重要，以往多采用减少其驱动电流的办法，降低结温，多数LED的驱动电流限制在20mA左右。但是，LED的光输出会随电流的增大而增加，目前，很多功率型LED的驱动电流可以达到70mA、100mA甚至1A级，需要改进封装结构，全新的LED封装设计理念和低热阻封装结构及技术，改善热特性。例如，采用大面积芯片倒装结构，选用导热性能好的银胶，增大金属支架的表面积，焊料凸点的硅载体直接装在热沉上等方法。此外，在应用设计中，PCB线路板等的热设计、导热性能也十分重要。
　　进入21世纪后，LED的高效化、超高亮度化、全色化不断发展创新，红、橙LED光效已达到100Im／W，绿LED为501m／W，单只LED的光通量也达到数十Im。LED芯片和封装不再沿龚传统的设计理念与制造生产模式，在增加芯片的光输出方面，研发不仅仅限于改变材料内杂质数量，晶格缺陷和位错来提高内部效率，同时，如何改善管芯及封装内部结构，增强LED内部产生光子出射的几率，提高光效，解决散热，取光和热沉优化设计，改进光学性能，加速表面贴装化SMD进程更是产业界研发的主流方向。
　　1、产品封装结构类型
　　自上世纪九十年代以来，LED芯片及材料制作技术的研发取得多项突破，透明衬底梯形结构、纹理表面结构、芯片倒装结构，商品化的超高亮度(1cd以上)红、橙、黄、绿、蓝的LED产品相继问市，如表1所示，2000年开始在低、中光通量的特殊照明中获得应用。LED的上、中游产业受到前所未有的重视，进一步推动下游的封装技术及产业发展，采用不同封装结构形式与尺寸，不同发光颜色的管芯及其双色、或三色组合方式，可生产出多种系列，品种、规格的产品。
　　LED产品封装结构的类型如表2所示，也有根据发光颜色、芯片材料、发光亮度、尺寸大小等情况特征来分类的。单个管芯一般构成点光源，多个管芯组装一般可构成面光源和线光源，作信息、状态指示及显示用，发光显示器也是用多个管芯，通过管芯的适当连接(包括串联和并联)与合适的光学结构组合而成的，构成发光显示器的发光段和发光点。表面贴装LED可逐渐替代引脚式LED，应用设计更灵活，已在LED显示市场中占有一定的份额，有加速发展趋势。固体照明光源有部分产品上市，成为今后LED的中、长期发展方向。
　　2、引脚式封装
　　LED脚式封装采用引线架作各种封装外型的引脚，是最先研发成功投放市场的封装结构，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。标准LED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，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，如何降低工作时pn结的温升是封装与应用必须考虑的。包封材料多采用高温固化环氧树脂，其光性能优良，工艺适应性好，产品可*性高，可做成有色透明或无色透明和有色散射或无色散射的透镜封装，不同的透镜形状构成多种外形及尺寸，例如，圆形按直径分为Φ2mm、Φ3mm、Φ4mm、Φ5mm、Φ7mm等数种，环氧树脂的不同组份可产生不同的发光效果。花色点光源有多种不同的封装结构：陶瓷底座环氧树脂封装具有较好的工作温度性能，引脚可弯曲成所需形状，体积小；金属底座塑料反射罩式封装是一种节能指示灯，适作电源指示用；闪烁式将CMOS振荡电路芯片与LED管芯组合封装，可自行产生较强视觉冲击的闪烁光；双色型由两种不同发光颜色的管芯组成，封装在同一环氧树脂透镜中，除双色外还可获得第三种的混合色，在大屏幕显示系统中的应用极为广泛，并可封装组成双色显示器件；电压型将恒流源芯片与LED管芯组合封装，可直接替代5—24V的各种电压指示灯。面光源是多个LED管芯粘结在微型PCB板的规定位置上，采用塑料反射框罩并灌封环氧树脂而形成，PCB板的不同设计确定外引线排列和连接方式，有双列直插与单列直插等结构形式。点、面光源现已开发出数百种封装外形及尺寸，供市场及客户适用。
　　LED发光显示器可由数码管或米字管、符号管、矩陈管组成各种多位产品，由实际需求设计成各种形状与结构。以数码管为例，有反射罩式、单片集成式、单条七段式等三种封装结构，连接方式有共阳极和共阴极两种，一位就是通常说的数码管，两位以上的一般称作显示器。反射罩式具有字型大，用料省，组装灵活的混合封装特点，一般用白色塑料制作成带反射腔的七段形外壳，将单个LED管芯粘结在与反射罩的七个反射腔互相对位的PCB板上，每个反射腔底部的中心位置是管芯形成的发光区，用压焊方法键合引线，在反射罩内滴人环氧树脂，与粘好管芯的PCB板对位粘合，然后固化即成。反射罩式又分为空封和实封两种，前者采用散射剂与染料的环氧树脂，多用于单位、双位器件；后者上盖滤色片与匀光膜，并在管芯与底板上涂透明绝缘胶，提高出光效率，一般用于四位以上的数字显示。单片集成式是在发光材料晶片上制作大量七段数码显示器图形管芯，然后划片分割成单片图形管芯，粘结、压焊、封装带透镜(俗称鱼眼透镜)的外壳。单条七段式将已制作好的大面积LED芯片，划割成内含一只或多只管芯的发光条，如此同样的七条粘结在数码字形的可伐架上，经压焊、环氧树脂封装构成。单片式、单条式的特点是微小型化，可采用双列直插式封装，大多是专用产品。LED光柱显示器在106mm长度的线路板上，安置101只管芯(最多可达201只管芯)，属于高密度封装，利用光学的折射原理，使点光源通过透明罩壳的13-15条光栅成像，完成每只管芯由点到线的显示，封装技术较为复杂。
　　半导体pn结的电致发光机理决定LED不可能产生具有连续光谱的白光，同时单只LED也不可能产生两种以上的高亮度单色光，只能在封装时借助荧光物质，蓝或紫外LED管芯上涂敷荧光粉，间接产生宽带光谱，合成白光；或采用几种(两种或三种、多种)发不同色光的管芯封装在一个组件外壳内，通过色光的混合构成白光LED。这两种方法都取得实用化，日本2000年生产白光LED达1亿只，发展成一类稳定地发白光的产品，并将多只白光LED设计组装成对光通量要求不高，以局部装饰作用为主，追求新潮的电光源。
　　3、表面贴装封装
　　在2002年，表面贴装封装的LED(SMD LED)逐渐被市场所接受，并获得一定的市场份额，从引脚式封装转向SMD符合整个电子行业发展大趋势，很多生产厂商推出此类产品。
　　早期的SMD LED大多采用带透明塑料体的SOT-23改进型，外形尺寸3．04×1．11mm，卷盘式容器编带包装。在SOT-23基础上，研发出带透镜的高亮度SMD的SLM-125系列，SLM-245系列LED，前者为单色发光，后者为双色或三色发光。近些年，SMD LED成为一个发展热点，很好地解决了亮度、视角、平整度、可*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，最终使应用更趋完美，尤其适合户内，半户外全彩显示屏应用。
　　表3示出常见的SMD LED的几种尺寸，以及根据尺寸(加上必要的间隙)计算出来的最佳观视距离。焊盘是其散热的重要渠道，厂商提供的SMD LED的数据都是以4．0×4．0mm的焊盘为基础的，采用回流焊可设计成焊盘与引脚相等。超高亮度LED产品可采用PLCC(塑封带引线片式载体)-2封装，外形尺寸为3．0×2．8mm，通过独特方法装配高亮度管芯，产品热阻为400K／W，可按CECC方式焊接，其发光强度在50mA驱动电流下达1250mcd。七段式的一位、两位、三位和四位数码SMD LED显示器件的字符高度为5．08-12．7mm，显示尺寸选择范围宽。PLCC封装避免了引脚七段数码显示器所需的手工插入与引脚对齐工序，符合自动拾取—贴装设备的生产要求，应用设计空间灵活，显示鲜艳清晰。多色PLCC封装带有一个外部反射器，可简便地与发光管或光导相结合，用反射型替代目前的透射型光学设计，为大范围区域提供统一的照明，研发在3．5V、1A驱动条件下工作的功率型SMD LED封装。
　　4、功率型封装
　　LED芯片及封装向大功率方向发展，在大电流下产生比Φ5mmLED大10-20倍的光通量，必须采用有效的散热与不劣化的封装材料解决光衰问题，因此，管壳及封装也是其关键技术，能承受数W功率的LED封装已出现。5W系列白、绿、蓝绿、蓝的功率型LED从2003年初开始供货，白光LED光输出达1871m，光效44．31m／W绿光衰问题，开发出可承受10W功率的LED，大面积管；匕尺寸为2．5×2．5mm，可在5A电流下工作，光输出达2001m，作为固体照明光源有很大发展空间。
　　Luxeon系列功率LED是将A1GalnN功率型倒装管芯倒装焊接在具有焊料凸点的硅载体上，然后把完成倒装焊接的硅载体装入热沉与管壳中，键合引线进行封装。这种封装对于取光效率，散热性能，加大工作电流密度的设计都是最佳的。其主要特点：热阻低，一般仅为14℃／W，只有常规LED的1／10；可*性高，封装内部填充稳定的柔性胶凝体，在-40-120℃范围，不会因温度骤变产生的内应力，使金丝与引线框架断开，并防止环氧树脂透镜变黄，引线框架也不会因氧化而玷污；反射杯和透镜的最佳设计使辐射图样可控和光学效率最高。另外，其输出光功率，外量子效率等性能优异，将LED固体光源发展到一个新水平。
　　Norlux系列功率LED的封装结构为六角形铝板作底座(使其不导电)的多芯片组合，底座直径31．75mm，发光区位于其中心部位，直径约(0.375×25．4)mm，可容纳40只LED管芯，铝板同时作为热衬。管芯的键合引线通过底座上制作的两个接触点与正、负极连接，根据所需输出光功率的大小来确定底座上排列管芯的数目，可组合封装的超高亮度的AlGaInN和AlGaInP管芯，其发射光分别为单色，彩色或合成的白色，最后用高折射率的材料按光学设计形状进行包封。这种封装采用常规管芯高密度组合封装，取光效率高，热阻低，较好地保护管芯与键合引线，在大电流下有较高的光输出功率，也是一种有发展前景的LED固体光源。
　　在应用中，可将已封装产品组装在一个带有铝夹层的金属芯PCB板上，形成功率密度LED，PCB板作为器件电极连接的布线之用，铝芯夹层则可作热衬使用，获得较高的发光通量和光电转换效率。此外，封装好的SMD LED体积很小，可灵活地组合起来，构成模块型、导光板型、聚光型、反射型等多姿多彩的照明光源。
　　功率型LED的热特性直接影响到LED的工作温度、发光效率、发光波长、使用寿命等，因此，对功率型LED芯片的封装设计、制造技术更显得尤为重要。

LED封装流程
一 导电胶、导电银胶
      导电胶是IED生产封装中不可或缺的一种胶水,其对导电银浆要求导电、导热性能要好,剪切强度一定要大,且粘结力要强。
二 LED封装工艺
1. LED的封装的任务
       是将外引线连接到LED芯片的电极上,同时保护好LED芯片,并且起到提高光输出效率的作用。关键工序有装架、压焊、封装。
2. LED封装形式
       LED封装形式可以说是五花八门,主要根据不同的应用场合采用相应的外形尺寸,LED按封装形式分类有Lamp-LED、TOP-LED、Side-LED、SMD-LED、High-Power-LED等。
三LED封装工艺流程
1）LED芯片检验
        镜检：材料表面是否有机械损伤及麻点麻坑(lockhill)芯片尺寸及电极大小是否符合工艺要求，电极图案是否完整等等
2）扩片
        由于LED芯片在划片后依然排列紧密间距很小(约0.1mm),不利于后工序的操作。我们采用扩片机对黏结芯片的膜进行扩张,是LED芯片的间距拉伸到约0.6mm。也可以采用手工扩张,但很容易造成芯片掉落浪费等不良问题。
3）点胶
       在LED支架的相应位置点上银胶或绝缘胶。(对于GaAs、SiC导电衬底,具有背面电极的红光、黄光、黄绿芯片,采用银胶。对于蓝宝石绝缘衬底的蓝光、绿光LED芯片,采用绝缘胶来固定芯片。)工艺难点在于点胶量的控制,在胶体高度、点胶位置均有详细的工艺要求。由于银胶和绝缘胶在贮存和使用均有严格的要求,银胶的醒料、搅拌、使用时间都是工艺上必须注意的事项。
4）备胶
        和点胶相反,备胶是用备胶机先把银胶涂在LED背面电极上,然后把背部带银胶的LED安装在LED支架上。备胶的效率远高于点胶,但不是所有产品均适用备胶工艺。
5）手工刺片
        将扩张后LED芯片(备胶或未备胶)安置在刺片台的夹具上,LED支架放在夹具底下,在显微镜下用针将LED芯片一个一个刺到相应的位置上。手工刺片和自动装架相比有一个好处,便于随时更换不同的芯片,适用于需要安装多种芯片的产品.
6）自动装架
        自动装架其实是结合了沾胶(点胶)和安装芯片两大步骤,先在LED支架上点上银胶(绝缘胶),然后用真空吸嘴将LED芯片吸起移动位置,再安置在相应的支架位置上。自动装架在工艺上主要要熟悉设备操作编程,同时对设备的沾胶及安装精度进行调整。在吸嘴的选用上尽量选用胶木吸嘴,防止对LED芯片表面的损伤,特别是兰、绿色芯片必须用胶木的。因为钢嘴会划伤芯片表面的电流扩散层。
7）烧结
        烧结的目的是使银胶固化,烧结要求对温度进行监控,防止批次性不良。银胶烧结的温度一般控制在150℃,烧结时间2小时。根据实际情况可以调整到170℃,1小时。绝缘胶一般150℃,1小时。银胶烧结烘箱的必须按工艺要求隔2小时(或1小时)打开更换烧结的产品,中间不得随意打开。烧结烘箱不得再其他用途,防止污染。
8）压焊
        压焊的目的将电极引到LED芯片上,完成产品内外引线的连接工作。LED的压焊工艺有金丝球焊和铝丝压焊两种。右图是铝丝压焊的过程,先在LED芯片电极上压上第一点,再将铝丝拉到相应的支架上方,
压上第二点后扯断铝丝。金丝球焊过程则在压第一点前先烧个球,其余过程类似。压焊是LED封装技术中的关键环节,工艺上主要需要监控的是压焊金丝(铝丝)拱丝形状,焊点形状,拉力。对压焊工艺的深入研究涉及到多方面的问题,如金(铝)丝材料、超声功率、压焊压力、劈刀(钢嘴)选用、劈刀(钢嘴)运动轨迹等等。
(下图是同等条件下,两种不同的劈刀压出的焊点微观照片,两者在微观结构上存在差别,从而影响着产品质量。)我们在这里不再累述。
9）点胶封装
       LED的封装主要有点胶、灌封、模压三种。基本上工艺控制的难点是气泡、多缺料、黑点。设计上主要是对材料的选型,选用结合良好的环氧和支架。(一般的LED无法通过气密性试验)如右图所示的TOP-LED和Side-LED适用点胶封装。手动点胶封装对操作水平要求很高(特别是白光LED),主要难点是对点胶量的控制,因为环氧在使用过程中会变稠。白光LED的点胶还存在荧光粉沉淀导致出光色差的问题。10）灌胶封装
        Lamp-LED的封装采用灌封的形式。灌封的过程是先在LED成型模腔内注入液态环氧,然后插入压焊好的LED支架,放入烘箱让环氧固化后,将LED从模腔中脱出即成型。
11）模压封装
       将压焊好的LED支架放入模具中,将上下两副模具用液压机合模并抽真空,将固态环氧放入注胶道的入口加热用液压顶杆压入模具胶道中,环氧顺着胶道进入各个LED成型槽中并固化。
12）固化与后固化
        固化是指封装环氧的固化,一般环氧固化条件在135℃,1小时。模压封装一般在150℃,4分钟。
13）后固化
         后固化是为了让环氧充分固化,同时对LED进行热老化。后固化对于提高环氧与支架(PCB)的粘接强度非常重要。一般条件为120℃,4小时。
14.切筋和划片
         由于LED在生产中是连在一起的(不是单个),Lamp封装LED采用切筋切断LED支架的连筋。SMD-LED则是在一片PCB板上,需要划片机来完成分离工作。
15）测试
        测试LED的光电参数、检验外形尺寸,同时根据客户要求对LED产品进行分眩
16）包装
       将成品进行计数包装。超高亮LED需要防静电包装. 【文章出自电子元件技术网】