已嚇暈！LED封裝結(jié)構(gòu)形式竟然有100多種

     LED封裝技術(shù)的要素有三點：封裝結(jié)構(gòu)設(shè)計、選用合適封裝材料和工藝水平，目前LED封裝結(jié)構(gòu)形式有100多種，主要的封裝類型有Lamp系列40多種、SMD（chip LED和TOP LED）系列30多種、COB系列30多種、PLCC、大功率封裝、光集成封裝和模塊化封裝等，封裝技術(shù)的發(fā)展要緊跟和滿足LED應(yīng)用產(chǎn)品發(fā)展的需要。

    LED封裝技術(shù)的基本內(nèi)容

    LED封裝技術(shù)的基本要求是：提高出光效率、高光色性能及器件可靠性。

    （1）提高出光效率

    LED封裝的出光效率一般可達80~90%。

    ①選用透明度更好的封裝材料：透明度≥95%（1mm厚度），折射率大于1.5等。

    ②選用高激發(fā)效率、高顯性的熒光粉，顆粒大小適當。

    ③裝片基板（反射杯）要有高反射率，出光率高的光學設(shè)計外形。

    ④選用合適的封裝工藝，特別是涂覆工藝。

    （2）高光色性能

    LED主要的光色技術(shù)參數(shù)有：高度、眩光、色溫、顯色性、色容差、光閃爍等。

    顯色指數(shù)CRI≥70（室外）、≥80（室外）、≥90（美術(shù)館等）

    色容差≤3 SDCM

           ≤5 SDCM（全壽命期間）

    封裝上要采用多基色組合來實現(xiàn)，重點改善LED輻射的光譜量分布SPD，向太陽光的光譜量分布靠近。要重視量子點熒光粉的開發(fā)和應(yīng)用，來實現(xiàn)更好的光色質(zhì)量。

    （3）LED器件可靠性

    LED可靠性包含在不同條件下LED器件性能變化及各種失效模式機理（LED封裝材料退化、綜合應(yīng)力的影響等），這是主要提到可靠性的表征值—壽命，目前LED器件壽命一般為3~5小時，可達5~10萬小時。

    ①選用合適的封裝材料：結(jié)合力要大、應(yīng)力小、匹配好、氣密性好、耐溫、耐濕（低吸水性）、抗紫外光等。

    ②封裝散熱材料：高導熱率和高導電率的基板，高導熱率、高導電率和高強度的固晶材料，應(yīng)力要小。

    ③合適的封裝工藝：裝片、壓焊、封裝等結(jié)合力強，應(yīng)力要小，結(jié)合要匹配。

    LED光集成封裝技術(shù)

    LED光集成封裝結(jié)構(gòu)現(xiàn)有30多種類型，正逐步走向系統(tǒng)集成封裝，是未來封裝技術(shù)的發(fā)展方向。

    （1）COB集成封裝

    COB集成封裝現(xiàn)有MCOB、COMB、MOFB、MLCOB等30多種封裝結(jié)構(gòu)形式，COB封裝技術(shù)日趨成熟，其優(yōu)點是成本低。COB封裝現(xiàn)占LED光源約40%左右市場，光效達160~178 lm/w，熱阻可達2℃/w，COB封裝是近期LED封裝發(fā)展的趨勢。

    （2）LED晶園級封裝

    晶園級封裝從外延做成LED器件只要一次劃片，是LED照明光源需求的多系統(tǒng)集成封裝形式，一般襯底采用硅材料，無需固晶和壓焊，并點膠成型，形成系統(tǒng)集成封裝，其優(yōu)點是可靠性好、成本低，是封裝技術(shù)發(fā)展方向之一。

    （3）COF集成封裝

    COF集成封裝是在柔性基板上大面積組裝中功率LED芯片，它具有高導熱、薄層柔性、成本低、出光均勻、高光效、可彎曲的面光源等優(yōu)點，可提供線光源、面光源和三維光源的各種LED產(chǎn)品，也可滿足LED現(xiàn)代照明、個性化照明要求，也可作為通用型的封裝組件，市場前景看好。

    （4）LED模塊化集成封裝

    模塊化集成封裝一般指將LED芯片、驅(qū)動電源、控制部分（含IP地址）、零件等進行系統(tǒng)集成封裝，統(tǒng)稱為LED模塊，具有節(jié)約材料、降低成本、可進行標準化生產(chǎn)、維護方便等很多優(yōu)點，是LED封裝技術(shù)發(fā)展的方向。

    （5）覆晶封裝技術(shù)

    覆晶封裝技術(shù)是由芯片、襯底、凸塊形成了一個空間，這樣封裝出來的芯片具有體積小、性能高、連線短等優(yōu)點，采用陶瓷基板、覆晶芯片、共晶工藝、直接壓合等來達到高功率照明性能要求。用金錫合金將芯片壓合在基板上，替代以往的銀膠工藝，“直接壓合”替代過去“回流焊”，具有優(yōu)良的導電效果和導熱面積。該封裝技術(shù)是大功率LED封裝的重要發(fā)展趨勢。

    （6）免封裝芯片技術(shù)

    免封裝技術(shù)是一個技術(shù)的整合，采用倒裝芯片，不用固晶膠、金線和支架是半導體封裝技術(shù)70種工藝形成中的一種。PFC免封裝芯片產(chǎn)品的光效可提升至200lm/w，發(fā)光角度大于300度的超廣角全周光設(shè)計，不要使用二次光學透鏡，將減少光效的耗損與降低成本，但要投入昂貴的設(shè)備。PFC新產(chǎn)品主打LED照明市場，特別是應(yīng)用在蠟燭燈上，不僅可以模擬鎢絲燈的造型，同時可以突破散熱體積的限制。

    （7）LED其他封裝結(jié)構(gòu)形式

    ①EMC封裝結(jié)構(gòu)：是嵌入式集成封裝形式（Embedded LED Chip）不會直接看到LED光源。

    ②EMC封裝技術(shù)：（Epoxy Molding Compound）以環(huán)氧塑封料為支架的封裝技術(shù)，具有高耐熱、高集成度、抗UV、體積小等優(yōu)點，但氣密性差些，現(xiàn)已批量生產(chǎn)。

    ③COG封裝：（Chip On Glass）將LED芯片放在玻璃基板上進行封裝。

    ④QFN封裝技術(shù)：小間距顯示屏象素單元小于或等于P.1時，所采用的封裝形式，將替代PLCC結(jié)構(gòu)，市場前景看好。

    ⑤3D封裝技術(shù)：以三維立體形式進行封裝的技術(shù)，正在研發(fā)中。

    ⑥功率框架封裝技術(shù)：（Chip-in-Frame Package）在小框架上封裝功率LED芯片，產(chǎn)業(yè)化光效已達160~170 lm/w，可達200 lm/w以上。

    LED封裝材料

    LED封裝材料品種很多，而且正在不斷發(fā)展，這里只簡要介紹。

    （1）封裝材料：環(huán)氧樹脂、環(huán)氧塑封料、硅膠、有機硅塑料等，技術(shù)上對折射率、內(nèi)應(yīng)力、結(jié)合力、氣密性、耐高溫、抗紫外線等有要求。

    （2）固晶材料：

    ①固晶膠：樹脂類和硅膠類，內(nèi)部填充金屬及陶瓷材料。

    ②共晶類：AuSn、SnAg/SnAgCu。

    （3）基板材料：銅、鋁等金屬合金材料。

    ①陶瓷材料：Al2O3、AlN、SiC等。

    ②鋁系陶瓷材料：稱為第三代封裝材料AlSiC、AlSi等。

    ③SCB基板材料：多層壓模基板，散熱好（導熱率380w/m.k）、成本低。

    ④TES多晶質(zhì)半導體陶瓷基板，傳熱速度快。

    （4）散熱材料：銅、鋁等金屬合金材料。

    石墨烯復(fù)合材料，導熱率200~1500w/m.k。

    PCT高溫特種工程塑料（聚對苯二甲酸1，4-環(huán)已烷二甲脂），加陶瓷纖，耐高溫、低吸水性。

    導熱工程塑料：非絕緣型導熱工程塑料，導熱率14w/m.k。

    絕緣型導熱工程塑料，導熱率8w/m.k。