LED封装会涉及哪些技术?LED封装技术介绍!!

一直以来，LED封装技术都是大家的关注焦点之一。因此针对大家的兴趣点所在，小编将为大家带来LED封装技术的相关介绍，详细内容请看下文。

LED封装方面的技术有很多，下面我们主要介绍3种。

一、低热阻封装工艺

对于现有的LED光效水平而言，由于输入电能的80%左右转变成为热量，且LED芯片面积小，因此，芯片散热是LED封装必须解决的关键问题。主要包括芯片布置、封装材料选择(基板材料、热界面材料)与工艺、热沉设计等。

LED封装热阻主要包括材料内部热阻和界面热阻。散热基板的作用就是吸收芯片产生的热量，并传导到热沉上，实现与外界的热交换。常用的散热基板材料包括硅、金属(如铝，铜)、陶瓷(如 ，AlN，SiC)和复合材料等。如Nichia公司的第三代LED采用CuW做衬底，将1mm芯片倒装在CuW衬底上，降低了封装热阻，提高了发光功率和效率;Lamina Ceramics公司则研制了低温共烧陶瓷金属基板，并开发了相应的LED封装技术。该技术首先制备出适于共晶焊的大功率LED芯片和相应的陶瓷基板，然后将LED芯片与基板直接焊接在一起。由于该基板上集成了共晶焊层、静电保护电路、驱动电路及控制补偿电路，不仅结构简单，而且由于材料热导率高，热界面少，大大提高了散热性能，为大功率LED阵列封装提出了解决方案。

德国Curmilk公司研制的高导热性覆铜陶瓷板，由陶瓷基板(AlN或 )和导电层(Cu)在高温高压下烧结而成，没有使用黏结剂，因此导热性能好、强度高、绝缘性强。其中氮化铝(AlN)的热导率为160W/mk，热膨胀系数为 (与硅的热膨胀系数相当)，从而降低了封装热应力。

研究表明，封装界面对热阻影响也很大，如果不能正确处理界面，就难以获得良好的散热效果。例如，室温下接触良好的界面在高温下可能存在界面间隙，基板的翘曲也可能会影响键合和局部的散热。改善LED封装的关键在于减少界面和界面接触热阻，增强散热。因此，芯片和散热基板间的热界面材料(TIM)选择十分重要。LED封装常用的TIM为导电胶和导热胶，由于热导率较低，一般为0、5-2、5W/mK，致使界面热阻很高。而采用低温或共晶焊料、焊膏或者内掺纳米颗粒的导电胶作为热界面材料，可大大降低界面热阻。

LED封装技术主要是往高发光效率、高可靠性、高散热能力与薄型化发展。从芯片来看，目前最普遍的是水平式芯片，比较高端的厂商则研发垂直式芯片与覆晶型芯片，原先水平式LED使用蓝宝石基板，散热能力较差，且在高电流驱动下，光取出效率下降幅度也较大。因此，为了降低LED成本，高电流密度的芯片设计便以获取更多的光输出为主要研究方向，在这样的考虑下，使用垂直式封装的芯片便成为下一课题，此类芯片使用硅等高散热基板，在高电流操作下有更好的散热效率，所以也有更高的光输出，但由于制作流程复杂，工艺良率过低，以致于无法达到理想的高性价比，由此可知，在高瓦数封装上，工艺良率所导致的价格因素也是一大考虑。

LED封装技术目前主要往高发光效率、高可靠性、高散热能力与薄型化四个方向发展，目前主要的亮点有硅基LED和高压LED，硅基LED之所以引起业界越来越多的关注，是因为它比传统的蓝宝石基底LED的散热能力更强，因此功率可做得更大，Cree就重点在发展硅基LED，它目前存在的主要问题是良率还较低，导致成本还偏高。

二、封装大生产技术

晶片键合技术是指芯片结构和电路的制作、封装都在晶片上进行，封装完成后再进行切割，形成单个的芯片;与之相对应的芯片键合是指芯片结构和电路在晶片上完成后，即进行切割形成芯片，然后对单个芯片进行封装(类似现在的LED封装工艺)。很明显，晶片键合封装的效率和质量更高。由于封装费用在LED器件制造成本中占了很大比例，因此，改变现有的LED封装形式(从芯片键合到晶片键合)，将大大降低封装制造成本。此外，晶片键合封装还可以提高LED器件生产的洁净度，防止键合前的划片、分片工艺对器件结构的破坏，提高封装成品率和可靠性，因而是一种降低封装成本的有效手段。

此外，对于大功率LED封装，必须在芯片设计和封装设计过程中，尽可能采用工艺较少的封装形式(Package-less Packaging)，同时简化封装结构，尽可能减少热学和光学界面数，以降低封装热阻，提高出光效率。

三、封装可靠性测试与评估

LED器件的失效模式主要包括电失效(如短路或断路)、光失效(如高温导致的灌封胶黄化、光学性能劣化等)和机械失效(如引线断裂，脱焊等)，而这些因素都与封装结构和工艺有关。LED的使用寿命以平均失效时间(MTTF)来定义，对于照明用途，一般指LED的输出光通量衰减为初始的70%(对显示用途一般定义为初始值的50%)的使用时间。由于LED寿命长，通常采取加速环境试验的方法进行可靠性测试与*估。测试内容主要包括高温储存(100℃，1000h)、低温储存(-55℃，1000h)、高温高湿(85℃/85%，1000h)、高低温循环(85℃～-55℃)、热冲击、耐腐蚀性、抗溶性、机械冲击等。然而，加速环境试验只是问题的一个方面，对LED寿命的预测机理和方法的研究仍是有待研究的难题。

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