淺論LED封裝技術發展

文章來源:恒光電器

發布時間:2014-07-02

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 LED封裝技術大都是在分立器件封裝技術基礎上發展與演變而來的，但卻有很大的特殊性。一般情況下，分立器件的管芯被密封在封裝體內，超市照明，封裝的作用主要是保護管芯和完成電氣互連。而LED封裝則是完成輸出電信號，保護管芯正常工作。

　　封裝結構類型：

　　引腳式封裝

　　LED腳式封裝采用引線架作各種封裝外型的引腳，是最先研發成功投放市場的封裝結構，品種數量繁多，技術成熟度較高，封裝內結構與反射層仍在不斷改進。標準LED被大多數客戶認為是目前顯示行業中最方便、最經濟的解決方案，典型的傳統LED安置在能承受0．1W輸入功率的包封內，3c認證，其90%的熱量是由負極的引腳架散發至PCB板，再散發到空氣中，如何降低工作時pn結的溫升是封裝與應用必須考慮的。

　　表面貼裝封裝

　　表面貼裝封裝的LED(SMD LED)被市場所接受，并獲得一定的市場份額，從引腳式封裝轉向SMD符合整個電子行業發展大趨勢，很多生產廠商推出此類產品。

　　早期的SMD LED大多采用帶透明塑料體的SOT-23改進型，卷盤式容器編帶包裝。在SOT-23基礎上，前者為單色發光，后者為雙色或三色發光。近些年，照明資質，SMD LED成為一個發展熱點，ROSH認證，很好地解決了亮度、視角、平整度、可*性、一致性等問題，采用更輕的PCB板和反射層材料，在顯示反射層需要填充的環氧樹脂更少，并去除較重的碳鋼材料引腳，通過縮小尺寸，降低重量，可輕易地將產品重量減輕一半，最終使應用更趨完美，尤其適合戶內，半戶外全彩顯示屏應用。

　　功率型封裝

　　LED芯片及封裝向大功率方向發展，在大電流下產生比Φ5mmLED大10-20倍的光通量，必須采用有效的散熱與不劣化的封裝材料解決光衰問題，因此，管殼及封裝也是其關鍵技術，能承受數W功率的LED封裝已出現。5W系列白、綠、藍綠、藍的功率型LED從2003年初開始供貨，白光LED光輸出達1871lm，光效44．31lm/W綠光衰問題，開發出可承受10W功率的LED，大面積管；匕尺寸為2．5×2．5mm，可在5A電流下工作，光輸出達2001lm，作為固體照明光源有很大發展空間。

　　功率型LED的熱特性直接影響到LED的工作溫度、發光效率、發光波長、使用壽命等，因此，對功率型LED芯片的封裝設計、制造技術更顯得尤為重要。

　　cob型封裝

　　COB封裝可將多顆芯片直接封裝在金屬基印刷電路板MCPCB，通過基板直接散熱，不僅能減少支架的制造工藝及其成本，還具有減少熱阻的散熱優勢。

　　從成本和應用角度來看，COB成為未來燈具化設計的主流方向。COB封裝的LED模塊在底板上安裝了多枚LED芯片，使用多枚芯片不僅能夠提高亮度，還有助于實現LED芯片的合理配置，降低單個LED芯片的輸入電流量以確保高效率。而且這種面光源能在很大程度上擴大封裝的散熱面積，使熱量更容易傳導至外殼。

　　技術介紹：

　　1、擴晶，把排列的密密麻麻的晶片弄開一點便于固晶。

　　2、固晶，LED球泡燈，在支架底部點上導電/不導電的膠水(導電與否視晶片是上下型PN結還是左右型PN結而定）然后把晶片放入支架里面。

3、短烤，恒光電器，讓膠水固化焊線時晶片不移動。

　　4、焊線，用金線把晶片和支架導通。

　　5、前測，初步測試能不能亮。

　　6、灌膠，用膠水把芯片和支架包裹起來。

　　7、長烤，讓膠水固化。

　　8、后測，測試能亮與否以及電性參數是否達標。

　　9、分光分色，把顏色和電壓大致上一致的產品分出來。

　　10、包裝。

　　四大LED創新封裝技術：

　　近年來隨著LED照明的普及和LED顯示屏應用領域的擴大，市場對LED封裝技術也提出了新的要求，下面來看看LED封裝領域出現的一些喜人的成就。

　　直插三合一

　　最近，深圳市金華光科技有限公司推出了直插三合一封裝技術，讓行業看到了LED顯示封裝技術革新的曙光。

　　據金華光科技郭建良介紹，三合一直插是目前直插產品的升級產品，酒店led照明，并沒有改變傳統直插燈的分裝工藝，但在產品結構及組合上突破，把RGB封在一個燈里，采用四個燈腳。“傳統的全彩要三個單燈作為一個相素點，現在只要一個單燈就能做到同樣的效果，這樣就大大降低了生產和物料成本，使產品具有出色的價格競爭力”。戶外直插三合一解決了用戶顯示性能和耐候性不可兼得的兩難，

　　食人魚

　　食人魚LED，是一種封裝，正方形的，透明樹脂封裝，四個引腳，負極處有個缺腳的LED。食人魚是散光型的LED，發光角度大于120度，發光強度很高，而且能承受更大的功率。車用剎車燈\轉向燈用的比較多。據說這種LED剛剛誕生的時候立刻引起了大家的關注，家用照明，其發展趨勢象食人魚一樣兇猛故得此名。另外一種說法是因為它的形狀很像亞馬孫河中的食人魚。

　　食人魚系列顯示屏，是一款介于傳統直插燈和傳統室內表貼燈之間的三合一直插燈，相對于傳統戶外246、346直插燈做成的屏，食人魚系列5353的亮度高、白平衡一致性極好、視角大、紅綠藍燈芯光衰同步、金絲焊線、故障率低特點，這些都是食人魚系列最大的亮點。由食人魚5353所完成的全彩顯示屏戶外防護等級可達IP65以上，從正/側面看，消除了246、346、546燈珠一直未能解決的“花屏 斑點”等現象。散熱方面更優于戶外常用3528、5050等表貼三合一做成的燈珠。據業內人士聲稱，戶外三合一直插燈的市場前景比傳統的直插燈和表貼更為可觀。

　　COB

　　板上芯片(Chip On Board， COB)工藝過程首先是在基底表面用導熱環氧樹脂(一般用摻銀顆粒的環氧樹脂)覆蓋硅片安放點，然后將硅片直接安放在基底表面，熱處理至硅片牢固地固定在基底為止，隨后再用絲焊的方法在硅片和基底之間直接建立電氣連接。

　　如果裸芯片直接暴露在空氣中，易受污染或人為損壞，影響或破壞芯片功能，于是就用膠把芯片和鍵合引線包封起來。人們也稱這種封裝形式為軟包封。

　　COG

　　LED封裝廠宏齊完成了可使用不同基材的集成式封裝技術，目前初期采用的是雙拋片藍寶石基板。宏齊董事長汪秉龍指出COG技術可以依照客戶需求，將LED晶粒打在不同基板材料上。本次新開發的藍寶石基板集成式封裝技術可提升亮度30%，此COG產品將LED封于玻璃板或藍寶石板兩側，因中間基板色澤透明，LED-T5一體化燈管，LED的光將會更為均勻，ROSH認證，并且此產品省略支架制程，可降低支架產品成本外，酒店led照明，也有簡化制程優勢。

十大LED封裝技術發展趨勢

　　LED封裝行業作為防潮柜(也叫防潮箱、干燥箱、干燥柜)行業的重要支撐及后續發展的重要行業，道路照明，為各大廠商所密切關注。據業內人士預測，未來LED封裝技術的發展主要是往十個趨勢發展。

　　一、中功率成為主流封裝方式。目前市場上的產品多為大功率LED產品或是小功率LED產品，它們雖各有優點，但也有著無法克服的缺陷。而結合兩者優點的中功率LED產品應運而生，成為主流封裝方式。

　　二、新材料在封裝中的應用。由于耐高溫、抗紫外以及低吸水率等更高更好的環境耐受性，熱固型材料EMC、熱塑性PCT、改性PPA以及類陶瓷塑料等材料將會被廣泛應用。

　　三、芯片超電流密度應用。今后芯片超電流密度，企業資訊，將由350MA/mm？發展為700MA/mm？，甚至更高。而芯片需求電壓將會更低，更平滑的VI曲線(發熱量低)，以及ESD與VF兼顧。

　　四、COB應用的普及。憑借低熱阻、光型好、免焊接以及成本低廉等優勢，COM應用在今后將會得到廣泛普及。

　　五、更高光品質的需求。主要是針對室內照明，晶臺光電將會以LED室內照明產品RA達到80為標準，以RA達到90為目標，盡量使照明產品的光色接近普蘭克曲線，口碑，這樣的光才能夠均勻、無眩光。

　　六、國際國內標準進一步完善。相信隨著LED封裝技術的不斷精進，國內國際上對于LED產品的質量標準也會不斷完善。

　　七、集成封裝式光引擎成為封裝價值觀。集成封裝式光引擎將會成為晶臺下一季研發重點。

　　八、去電源方案(高壓LED)。今后室內照明將更關注品質，而在成本因素驅動下，去電源方案逐步會成為可接受的產品，而高壓LED充分迎合了去電源方案，但其需要解決的是芯片可靠性需要加強。

　　九、適用于情景照明的多色LED光源。情景照明將是LED照明的核心競爭力，而未來LED照明的第二次起飛則需要依靠情景照明來實現。

　　十、光效需求相對降低，恒光，性價比成為封裝廠制勝法寶。今后室內照明不會太關注光效，而會更注重光的品質。而隨著封裝技術提高，LED燈具成本降低成為替代傳統照明光源的動力。

　　LED封裝從直插式LED，到大功率LED、PLCC LED，再到陶瓷封裝、EMC封裝，以及時下最熱門的芯片級封裝CSP，整個技術演變始終圍繞著性價比（lm/$）為主題而展開。