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LED封装的现状与发展趋势

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LED封装的现状与发展趋势

黄雪冰

【摘 要】According to the requirement of high performance and high

reliability for LED industry development.Therefore,this paper summarizes

the research status of LED packaging from the aspects of LED packaging

performance and packaging materials,and looks forward to the

development of LED packaging materials for reference.%针对当前LED 产业发展对封装材料提出的高性能、高可靠性等要求,从LED的封装性能和封装材料等方面综述LED封装研究现状,并对LED封装材料发展进行展望,以供参考.

【期刊名称】《化工设计通讯》

【年(卷),期】2018(044)007

【总页数】1页(P67)

【关键词】LED;封装材料;有机硅

【作 者】黄雪冰

【作者单位】矽时代材料科技股份有限公司,广东茂名 525000

【正文语种】中 文

【中图分类】TN312.8

1 LED封装材料的性能要求

LED封装材料要满足LED工作要求。封装材料应具备耐温性、黏结性和适合的黏度。一是固化前和固化后的特性。操作性与固化前的物理性质有关，尤其是固化特性和黏度特别重要。热固化以后，聚合物材料出现高膨胀率，出现材料冷却后收缩，进而引发裂缝现象，因此尽可能低温固化。二是表面黏结性。封装材料裸露部分有黏性，材料与材料之间容易产生黏结情况，这种状况无法剥离进而降低可操作性，而且在使用中，会有降低亮度和黏住灰尘的情况。越柔软的材料黏性越高，但结合耐剥离和耐裂缝性的来看，需要良好平衡特性的材料。三是无铅逆流性。目前对封装材料耐性性有很高的要求，因此对无铅焊锡表面处理也相对要求高。在高温逆流的情况下，会因为强烈热变化引发剥离和裂缝等。

2 LED封装材料的研究现状

2.1 有机硅/环氧树脂封装材料

随着LED封装材料的发展，其对功率及亮度的要求也越来越高，环氧树脂具有良好的介电及黏结性能且价格便宜，成本低廉，但是耐光、热老化等性能已很难满足封装的要求。然而过去却一直使用环氧树脂，通过有机硅改性环氧树脂的方法进行开发封装材料。封装材料老化的主要原因是LED芯片的发热发光现象，因此，封装材料生产商在芯片附近内层使用有机硅材料，而环氧树脂、PMMA、PC等则用在外层透镜材料中，但实际上这三种材料耐老化性不够，与内层材料相容性差也是一个重要的问题。

有机硅改性环氧树脂用作封装材料可以有效改善韧性及耐高低温性。有报道称：混合封装材料由环氧改性聚有机硅氧烷与脂肪族或脂环族环氧化合物混合以及采用酸酐作为固化剂配合而成，这样的封装材料具有多种优点。由此可知，具有特殊结构的环氧树脂以及聚有机硅氧配合而成的LED封装材料可克服环氧树脂的耐热性、耐UV 光老化，对改善材料表面黏性有较好效果。

2.2 有机硅封装材料

目前对于有机硅改性的研究是可以大大改善环氧树脂封装料的性能，然而有机硅改性材料由于其分子结构中含有环氧基，不利于材料的耐辐射性能且容易黄变。有机硅材料的相关性能在高亮度及高可靠性的LED应用中有着重要的作用。目前有机硅密封材料主要分为高折射率及普通折射率型两种，高折射率以苯基甲基硅氧烷为主。

在有机硅材料的制备及应用的研究上，有学者在催化剂的条件下进行加成反应得到透明度极高的有机硅封装材料，而这对于应用在大功率白光LED上有很好的效果。日本学者通过聚硅氧烷及无机微粒子合成可在250℃高温下连续使用并可在工业上应用的封装材料。另外也有学者对环氧树脂/环氧倍半硅氧烷杂化进行LED封装材料的开发，这样便克服了两者的不足。加入硅元素可提高树脂的光热耐老化性能，总体上，其制备过程相对复杂，在工业上还需要进行更多的研究。

2.3 紫外光固化型LED封装材料

紫外光固化封装材料在LED封装上的应用还比较少，这主要是由于紫外光固化过程的引发剂的光敏性及分解产物的活性比较容易在热、紫外光作用下老化，因此，日后的研究要着重考虑热老化的问题，对于耐候性的紫外光固化的引发剂及树脂也是重点。

一般情况下，在LED封装工艺热固化中需要通过固化、后固化等阶段，例如环氧树脂封装先通过1h135℃的固化，还要经过4h120℃的后固化，这样的热固化耗费时间长、能量多。然而紫外光固化则不同，它是紫外光聚合下的光反应，不需要高温，只需要在室温下通过很短的时间便可以单体聚合，因此，紫外光固化封装有极好的节能环保性能，日后可替代传统的热固化封装。

相关学者通过研究及改进，通过阳离子光引发剂的相关反应从而引发脂环族环氧树脂，可以得到在高温下也不容易老化变色的透明性固化物，在阳离子引发聚合过程，引发剂是强酸型光固化剂，在分解的过程中会有杂质残留进而对绝缘及耐湿性有一定的影响，这样导致在高温下较容易老化黄变，因此，在使用阳离子光引发剂的时候必须要对其严格要求。

3 发展展望

当前，在中科院化学研究所已研制成硅油的折光指数达到1.56，深圳方大国科光电技术有限公司利用硅氢加成反应来制备的封装材料透光率可高达98%，在大功率白光LED上取得了较好的应用效果。国外在基础聚合时选择了含苯基的聚硅氧烷制备出高折射率LED封装材料，而我国制备的含苯基聚硅氧烷只能用于中低端产品，高性能的还是依靠进口。当前我国对高折光指数的有机硅材料研究文献不多，但也在慢慢取得一些进展。就发展趋势而言，新的高导热率的材料安装在LED芯片的底板上可使芯片任务电流密度大大进步数倍，而金属基座材料的选择尤以铝、铜、陶瓷材料等高热传导系数材料组成。目前传统的环氧树脂相关性能较差，高透光率、耐热、高热导、耐UV、日光辐射、抗潮的封装树脂是一个发展趋势。在焊料方面无铅低熔点焊料而且更高导热系数和对LED芯片应力小的焊料也是另一个重要的课题。

参考文献

【相关文献】

[1] 吴启保，青双桂，熊陶，等.封装用有机硅材料的制备及性能研究[J].广东化工，2009，36（2）.

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国内LED封装技术的发展现状与趋势分析

国内LED封装技术的发展现状与趋势分析

国内ＬＥＤ封装技术的发展

现状与趋势分析

口文／谢兴华

ＬＥＤ封装酶主要任务是将夕ｌ，２ＪＩ线连接裂峨蛰芯片蘸

亳掇上，嚣嚣孪保护好ＬＥＤ芯冀，势虽起蓟提高光取磁效率

的作用。在ＬＥＤ产业链中，ＬＥＤ鲋装是连接产业与市场的

纽带。ＬＥＤ封装涉及到光、热、电等领域的知识．悬一个综合复杂的谍麓，其串ＬＥＤ芯冀、教热设计、封装材辩等一直

是影嫡ＬＥＤ封装质量的主要嚣素。零文羞先奔鳝国内ＬＥＤ封装的发展情况。再结合ＬＥＤ封装的主要技术及目前的技

术难点提出国内ＬＥＤ封装的发媵趋势。

一、雷内ＬＥＤ封装技术的发曩覆研究戒采

ＬＥＤ封装技术是在分离器件封装技术的基础上发展

鞍演变两来的。睫警ＬＥＤ芯冀疑材辩技术硒发鲢突破，

ＬＥＤ封装技拳媳褥到了突破牲鹩提离。羧ＬＥＤ产菇商场翘

分。我国ＬＥＤ封装的发展主要缝历了引脚式封装、表面贴

膜封装与功率删封装三个阶段。

｛。孳海＃式封装阶段｛Ｌａｍｐ－ＬＥＤ｝

２００２笨淡蓠，雩ｌ瓣式葑装怒旺Ｄ封装采用的奎要技

术。引脚式封装就是常用的３一Ｓｍｍ封装结构。一般用于电

流较小（２０—３０ｍＡ），功率较低Ｃ小于０．１Ｗ）的ＬＥＤ封装。主

要雳于仪表显ｊｉｉ或糖示，大援摸集戒时也可作为显拳羼。其缺赢在于封装热隧较大｛—敷离子１∞｝《螽落；，寿命较短。

８２｛ｆ菱疆接２。。尊ｒ’§。越繁２２２鞭ｌ｛２。裘露赡蹊封装阶段｛Ｓ醚Ｄ。眶Ｄ》

雀２００２年表嚣憋艨封装的汪０产品逐渐被市场接

受。ＬＥＤ进入表面贴膜封装阶段。ＳＭＤ封装一般有两种结

构：一种为金属支架片拣ＬＥＤ，另一种为ＰＣＢ片式ＬＥＤ。主要最利雳簿锡熔融眷凝露酶方式安装在器箨鼗板上，彩

成Ｓ酗Ｄ—ＬＥＤ产燕。这样酶ＬＥＤ产品在质量上毒缀大攫

升。嚣便于集成化，且擞产效率很高。

３。功率型封装黔羧

嗣内功率型ＬＥＤ瓣装早在上世纪九十年代就开始，翻前豳内食人鱼和ＰＬＣＣ封装结构的产晶均可批量生产，并

￡磷制蹬萃芯片ｌＷ级的大功率ＬＥＤ封装酶样最，而且还避行多芯簧或多器谇缝金鹩夫功率泛Ｄ的霹裁秀发，莽可

LED封装技术简介

LED封装技术简介

LED的封装步骤及技术要领

一、生产工艺

1.生产：a)清洗：采用超声波清洗PCB或LED支架，并烘干。b)装架：在led管芯(大圆片)底部电极备上银胶

后进行扩张，将扩张后的管芯(大圆片)安置在刺晶台上，在显微镜下用刺晶笔将管芯一个一个安装在PCB或LED支架相

应的焊盘上，随后进行烧结使银胶固化。c)压焊：用铝丝或金丝焊机将电极连接到LED管芯上，以作电流注入的引线。

LED直接安装在PCB上的，一般采用铝丝焊机。(制作白光TOP-LED需要金线焊机)d)封装：通过点胶，用环氧将LED

管芯和焊线保护起来。在PCB板上点胶，对固化后胶体形状有严格要求，这直接关系到背光源成品的出光亮度。这道工

序还将承担点荧光粉(白光LED)的任务。e)焊接：如果背光源是采用SMD-LED或其它已封装的LED，则在装配工艺

之前，需要将LED焊接到PCB板上。f)切膜：用冲床模切背光源所需的各种扩散膜、反光膜等。g)装配：根据图纸要求

，将背光源的各种材料手工安装正确的位置。h)测试：检查背光源光电参数及出光均匀性是否良好。

2.包装：将成品按要求包装、入库。

二、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，并且起到提高光取出效率的作用

。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，散热对策

和出光效果。按封装形式分类有Lamp-LED、led TOP-LED、Side-LED、SMD-LED、High-Power-LED等。 3. LED封装工艺流程

a)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

b)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

led封装技术

led封装技术

Led封装技术

LED封装是将外引线连接到LED芯片的电极上，以便于与其他器件连接。它不仅将用导线将芯片上的电极连接到封装外壳上实现芯片与外部电路的连接，而且将芯片固定和密封起来，以保护芯片电路不受水、空气等物质的侵蚀而造成电气性能降低。

封装还可以提高LED芯片的出光效率，并为下游产业的应用安装和运输提供方便。因此，封装技术对LED的性能和可靠性发挥着重要的作用。下面对LED封装技术、荧光粉及其在LED封装中的应用进行介绍。

LED封装技术

根据不同的应用需要，LED的芯片可通过多种封装方式做成不同结构和外观的器件，生产出各种色温、显色指数、品种和规格的LED产品。按封装是否带有引 脚，LED可分为引脚式封装和表面贴装封装两种类型。常规小功率LED的封装形式主要有：直插式DIP LED、表面贴装式SMD LED、食人鱼Piranha LED和PCB集成化封装。功率型LED是未来半导体照明的核心，其封装是人们目前研究的热点。下面就几种主要的封装形式进行说明：

(1)引脚式封装 采用引线架作为各种封装外型的引脚。圆头插脚式LED是常用的封装形式。这种封装常用环氧树脂或硅树脂作为包封材料，芯片约90%的热量由引线架传递到印 刷电路板(PCB)上，再散发到周围空气中。环氧树脂的直径有7mm、5mm、4mm、3mm和2mm等规格。发光角(2θ1/2)的范围可达 18~120°。

(2)表面贴装封装 它是继引脚式封装之后出现的一种重要封装形式。它通常采用塑料带引线片式载体(Plastic Leaded Chip Carrier，PLCC)，将LED芯片放在顶部凹槽处，底部封以金属片状引脚。LED采用表面贴装封装，较好地解决了亮度，视角，平整度，一致性和可 靠性等问题，sosoledcom是目前LED封装技术的一个重要发展方向。

(3)功率型LED封装 功率型LED分普通功率LED(小于1W)和瓦级功率LED(1W及以上)两种。其中，瓦级功率LED是未来照明的核心。单芯片瓦级功率LED最早是由 Lumileds公司在1998年推出的LUXEON LED，该封装结构的特点是采用热电分离的形式，将倒装芯片(Flip Chip)用硅载体直接焊在热沉上，并采用反射杯、光学透镜和柔性透明胶等新结构和新材料。

国内LED封装产业的现状与前景分析

国内LED封装产业的现状与前景分析

１　ＬＥＤ封装产业概述　

１ｌ　ＬＥＤ产业链　ＬＥＤ产业链分为上、中、下游，上游是外延　

片生产、中游是芯片生产、下游是指封装业。其　

中上游外延片生产的技术含量最高，投资也大，　

其次是中游芯片，下游封装行业低端进入容易。　

但事实上，目前封装对于高亮度芯片的散热、发　

光提出了更高的要求，技术上的要求和重要性也　

越来越高。行业呈现出上中游企业数量相对较　

少，而下游企业众多的金字塔形态。　

经过多年的发展，中国Ｌ　ＥＤ产业链已经日　

趋完善，企业遍布衬底、外延、芯片、封装、应　

用等各产业环节。纵观整体产业链条，由于上游　产业对于技术和资金要求较高，导致国内企业极　

少涉足，因此产业存在企业数量少，规模ｄ＼的特　Ｐｒａｃｔｉｃａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｓｈａｒｏｎ实用技术沙龙　

封装产业的　

景分析　

ｌ　

点。相比之下，由于下游封装和应用对企业提出　

的资金和技术要求相对较低，这恰恰与国内企业　资金少，技术弱的特点相匹配，因此，国内从事　

这两个环节的企业数量较多。随着国家半导体照　

明工程的启动，中国ＬＥＤ产业发展“一头沉”的状　

态正在发生改变，中国ＬＥＤ上游产业得到了较快的　

发展，其中芯片产业发展最为引人注目。但单从　

产业规模看，封装仍是中国ＬＥＤ产业中最大的产业　

链环节。２００９年包括了衬底、外延、芯片、封装　

四个环节的中国ＬＥＤ产业总产值达到１　０５．５亿元，　

其中封装环节产值达到８７．５＇ｆＺ，元。　

２）ＬＥＤ封装技术　ＬＥＤ封装是指发光芯片的封装，相比集成电　

路封装有较大不同，ＬＥＤ的封装不仅要求能够保护　

灯芯，而且还要能够透光，所以ＬＥＤ的封装对封装　Ｉ实用技术沙龙Ｐｒａｅｔ｜ｅａｌ　Ｔｅｅｈｎｏｌ。ｇｙ　Ｓｈａｒｏｎ　

材料有特殊的要求。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，保护管芯正常工作和输出可见光的功能，既　

有电参数，又有光参数的设计及技术要求，无法