大功率LED封装技术详解(精)
照明级led芯片技术及其应用简介(大功率)
照明级LED芯片技术及其应用简介潘群峰三安光电股份有限公司内容概要•大功率LED的发展和现状•芯片关键参数的评估•大功率LED芯片的合理应用•LED芯片前沿技术展望（一）大功率LED的发展和现状氮化镓(GaN)基LED芯片Cree, 1997碳化硅衬底，垂直(非薄膜)结构P 面出光(p-side up)Nichia, 1997蓝宝石衬底，水平(正装)结构Ni/Au 半透明电极大功率LED芯片的发展演变(sapphire)正装Ni/Au (Lumileds, 1999年)倒装芯片结构(Lumileds, 2001年)垂直薄膜结构(Osram, 2004年)正装ITO (Elite, 2005年)大功率LED芯片的发展演变(SiC)MegaBright (Cree)XBright(Cree)EZBright(Cree)(OSRAM)倒装芯片(Flip-chip)Philips LumiledsLuxeon K2倒装芯片关键技术sapphirep-Si submountn-GaN MQW p-GaNn+n+NP9p 型反射电极系统9倒装焊基板设计倒装芯片关键技术植球机倒装键合机待倒装芯片硅基板倒装芯片(Flip-chip)Optotech(2006年)UEC(2004年)Genesis(2005年)FD(2004年)Sanan(2005年)APT(2010年)正装芯片OVAMKONLX-5NLX-5S-50ABMUPS-50BBMUP正装芯片关键技术—外延技术平坦面(常规) P面粗化(bump式) P面粗化(pit式) PSS (湿法) PSS (干法) PSS + P面粗化LED业界外延技术发展历程正装芯片关键技术—外延技术p粗化PSSp粗化+PSS正装芯片关键技术—侧壁蚀刻(sidewall etching)正装芯片关键技术—背镀反射镜P-pad ITO GaN N-padsapphireMirror Al SiO2/Al DBR ODR Improvement -+3% +7% +10~15％ SiO2 TiO2/SiO2 DBR Al or Ag正装芯片关键技术—电流阻挡层(CBL)P Pad SiO2 ITO Blocking layer(SiO2) N Pad垂直结构芯片Osram Thin-GaN Ge衬底Cree EZBright Thin-film Si衬底Semileds I-core MVPLED Cu合金衬底垂直结构芯片关键技术—衬底转移激光剥离蓝宝石(LLO)垂直结构芯片关键技术—表面粗化功率型GaN-LED技术现状统计截止2011年4月厂商Nichia Cree Lumileds Osram Semileds Epistar 三安 正装、PSS产品特点SiC生长衬底、垂直、Si衬底 薄膜倒装结构（TFFC） 垂直、Ge衬底 垂直、金属衬底 正装、p粗化、PSS 正装、PSS量产100~120lm/W 100~130lm/W 100~120lm/W 100~120lm/W 100~110lm/W 90~120lm/W 100~120lm/W研发183 lm/W 208 lm/W 140 lm/W 136 lm/W 130 lm/W 162lm/W 130 lm/W注：1W功率型LED、冷白光、工作电流350mA功率型GaN-LED技术现状Nichia VSx219A R&D 183lm/W (350mA, 4700K) 图形化衬底，水平结构Epistar V45, HV-LED R&D 162lm/W(47V, 20mA, 5000K) 粗化外延，水平结构，ITOCree EZBright, XLamp R&D 208lm/W(350mA, 4579K) SiC衬底外延，垂直薄膜结构2011-4-28Philips Lumileds Rebel Mass>125lm/W(350mA, 4000K) 薄膜倒装(Thin-film Flip-chip, TFFC)23AlGaInP系芯片发展历程各种AlGaInP芯片结构AS-typeRS-typeTS-typeAlGaInP系大功率产品Lumileds TSOsram RSTaiwan MSAlGaInP系大功率芯片技术Truncated Inverted Pyramid(TIP) Lumileds Buried MircoReflector(BMR) Osram（二）芯片关键参数的评估2011-4-2828芯片评估流程选选尺寸定定规格检检外观测测参数试试品质验验老化输入功率 产品定位 性价比电压 波长 亮度 分档 ……缺陷 沾污 排列 ……规格 公差 K值 ……PR识别 可焊性 推拉力 特性 一致性 ……常规寿测 加速老化 温湿循环 冷热冲击 ……2011-4-2829芯片尺寸S-38 ABMUPChip size: 965 x 965 µm Chip thickness: 150 µm Pad size : 100 µmS-23 CBMUPChip size: 432 x 585 µm Chip thickness: 100 µm Pad size : 85 µmS-45 ABMUPChip size: 1143 x 1143 µm Chip thickness: 150 µm Pad size : 100 µmS-24 ABMUPChip size: 600 x 600 µm Chip thickness: 100 µm Pad size : 100 µmS-50 ABMUPChip size: 1270 x 1270 µm Chip thickness: 150 µm Pad size : 100 µmS-38 BBMUPChip size: 500 x 950 µm Chip thickness: 100 µm Pad size : 100 µm2011-4-2830芯片规格2011-4-2831芯片外观外观OK外观NG 表面划伤外观NG之PSS缺陷 ¾瞬态光电参数良好 ¾老化后漏电严重 ¾老化后VF升高2011-4-2832芯片外观—图形衬底外延缺陷样品 1 2 3 42011-4-28老化前 VF 3.321 3.390 3.401 3.433 IR 0.16 0.16 0.16 0.16 Φv 14.56 17.48 17.75 17.01 Φe 444.2 461.6 462.2 440.6 VF168hrs,700mA老化后 IR 36.33 47.08 45.17 72.06 Φv 14.76 17.12 17.7 16.73 Φe 453.2 456.1 464.5 435.4333.577 3.519 3.601 3.632芯片参数—光强(亮度)发光强度 IV(mcd) 光功率 Φe(mW)wafer probechip probe2011-4-2834芯片品质(可焊性、推拉力)Pad peeling (拔电极)ITO ring peeling (ITO环掉)P电极脱焊(虚焊)9金属黏附性差 9镀膜前污染 9界面层氧化9焊偏or功率过高 9ITO膜层质量差 9外延表面沾污9电极表面沾污 9外延表面过粗糙 9电极受过高温芯片标签光功率与白光光通量芯片厂商 S公司 E公司 B公司芯片种类 正装 正装 正装芯片标签 封装白光 光功率(mW) 光通量(lm) 390 300 308 120 105 117白光K (lm/mW) 0.31 0.35 0.38注：上述芯片均由同一封装厂采用完全相同之材料、形式封装并在同一机台进行测试。
大规模LED低热阻封装技术
引言
对于大功率ＬＥＤ 器件而言，由于输入 功率的８０％～９０％转变成为热量，且Ｌ ＥＤ芯片面积小。因此，散热成为大功率Ｌ ＥＤ封装必须解决的关键问题。研究表明， ＬＥＤ芯片结温与发光亮度成反比线性下降 关系，但与寿命呈指数下降关系下获得较低 的工作温度，延长ＬＥＤ使用寿命；或者在 同样温度限制范围内，增加输入功率或芯片 密度，从而增加ＬＥＤ灯具亮度。
实际上，影响ＬＥＤ器件散热的因素很多 主要包括ＬＥＤ芯片结构、热界面材料与散热 基板材料性能、封装结构与工艺等。作为大功 率ＬＥＤ封装的关键技术之一，降低热阻不仅 可以提高出光效率，而且可以有效提高器件的 可靠性。 以降低ＬＥＤ封装热阻为出发点，通过对 影响ＬＥＤ器件热阻因素的具体分析，对大功 率ＬＥＤ散热技术进行了具体探讨，并介绍了 国内外最新技术进展。
影响ＬＥＤ芯片热阻的主要因素为衬底材料与芯 片结构。从降低热阻的角度而言，金属衬底芯片要优 于其他衬底。对于蓝宝石衬底芯片，倒装结构的散热 效果要优于正装结构。此外，为便于固晶贴片，ＬＥ Ｄ芯片衬底底部一般需沉积一层金属层，如：Ａｕ、 ＡｕＳｎ或ＡｇＳｎ层，共晶贴片有助于进一步降低 热阻。
封装材料影响
ｂ）导电银胶：将微米和（或）纳米银粉加入环氧树脂 中形成的一种复合材料，具有较好的导热、导电和粘 结性能。由于银胶固化后的热导率并不高（只有１． ５～３０Ｗ／ｍＫ），热阻大于共晶焊技术并且无法 使用回流方式进行固晶，仅限于中小功率ＬＥＤ封装 实际生产中如果采用银胶固晶，则需在保证芯片与基 板粘结力足够的前提下，尽量减小银胶层厚度，以降 低热阻。 ｃ）金属焊膏：由于可以采用丝网印刷和回流工艺，焊 膏固晶具有成本低、强度高，导热和导电性好等优点 ，在微电子和光电子器件封装中有着广泛应用。
led封装
led封装工艺流程五大步骤
led封装工艺流程五大步骤LED（Light Emitting Diode），即发光二极管，是一种能够将电能直接转化为光能的半导体器件。
由于其高亮度、高效率、长寿命等特点，LED在照明、显示、通信等领域得到了广泛的应用。
而LED封装工艺流程是将裸片经过一系列的加工工艺，封装成最终的LED产品的过程。
下面将介绍LED封装工艺流程的五大步骤。
1. 研磨和切割LED封装的第一步是对LED芯片进行研磨和切割。
在这一步骤中，将芯片片源切割成一定的尺寸，并通过研磨使其表面平整，以提供良好的基础给后续工艺步骤。
2. 固化和焊接在LED封装的第二步，将经过研磨和切割的芯片通过固化和焊接工艺与PCB （Printed Circuit Board）进行连接。
固化是利用特殊的胶水固定芯片在PCB上，确保其牢固不脱落；焊接则是利用焊料将芯片与PCB之间的接触点加热融化，形成可靠的电气连接。
3. 封胶和封装在LED封装的第三步，将焊接好的LED芯片进行封胶和封装处理。
封胶是利用透明的环氧树脂将芯片封装起来，提供保护和固定作用；封装则是将封胶的芯片进行塑封，使其具有特定的外观和尺寸。
4. 清洗和测试在封装完LED之后，需要对LED产品进行清洗和测试，以确保其质量和性能符合要求。
清洗是利用清洗剂将LED产品进行清洗，去除封装过程中产生的污染物；测试则是将清洗后的LED产品进行功能、亮度、波长等方面的测试，以筛选出不合格品。
5. 分选和包装最后一步是LED封装过程中的分选和包装。
在分选过程中，仪器会对经过测试的LED产品进行分级，根据亮度、色彩一致性等指标进行分类；包装则是将分选好的LED产品进行包装，以便储存和运输。
总结起来，LED封装工艺流程主要包括研磨和切割、固化和焊接、封胶和封装、清洗和测试、分选和包装这五大步骤。
每个步骤都必不可少，且各自承担着重要的功能。
通过这些工艺步骤，LED芯片得以封装成完整的LED产品，为LED的广泛应用提供了坚实的基础。
LED的封装——LED知识(九)
LED的封装——LED知识(九)施克孝【摘要】从电学、热学、光学和结构等四个方面,介绍大功率LED的封装技术.【期刊名称】《演艺科技》【年(卷),期】2012(000)001【总页数】4页(P26-29)【关键词】LED芯片;封装;衬底;外延层;电学;光学;热学【作者】施克孝【作者单位】中广国际建筑设计研究院,北京 100034【正文语种】中文人要穿衣，马要配鞍，LED要封装。
大家知道，发光二极管芯片是一块非常小的半导体晶体，它的电极要在显微镜下才能看清楚。
这样的“小东西”是不能直接用在电路中的。
要想使用，必须把它封包、装配起来，这个过程就叫做封装。
LED封装技术大都是从分立器件（晶体管、集成电路芯片等）封装技术基础上发展和演变而来的，但又有其特殊性。
一般情况下，分立器件的芯片被密封在封装体内，封装的作用主要是保护芯片、引出正负极等，以完成电气连接。
而LED封装除上述作用外，还要输出可见光或紫外线、红外线。
这就要求封装材料是透明的，同时还要进行光路设计，尽量减少内部光损失，追求尽可能多的光输出。
LED封装涉及到多方面的技术，对LED产品整体质量也十分重要。
应该说，只有好的封装，才能制造出好的产品。
LED封装技术发展至今，经历了如下四个阶段：第一阶段是引脚式封装，一般适用于直径3mm 5mm的小功率LED，电流不大于30 mA，功率不大于0.1 W。
第二阶段是SMT（Surface Mount Technology，表面贴装技术）封装。
所使用的SMT技术是一种可以直接将封装好的器件贴或焊到PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）表面指定位置上的封装技术，具有可靠性高、高频特性好、易于实现自动化等优点。
第三阶段是COB（Chip On Board，板上芯片直装式）封装。
它是一种通过黏胶剂或焊料将LED芯片直接粘贴到PCB上的技术，主要用于大功率多芯片阵列的LED封装。
与SMT相比，COB不仅提高了封装功率密度，而且降低了封装热阻。
LED生产工艺及封装技术(生产步骤)
LED生产工艺及封装技术(生产步骤)LED生产工艺及封装技术（生产步骤）一、生产工艺1.工艺：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。
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。
LED按封装形式分类有Lamp-LED、TOP-LED、Side-LED、SMD-LED、High-Power-LED等。
3. LED封装工艺流程4．封装工艺说明1.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。
LED封装技术(超全面)
电脑。ห้องสมุดไป่ตู้
§6.2 LED的封装方式
3、表贴式封装
§6.2 LED的封装方式
4、食人鱼式封装
（1）结构
§6.2 LED的封装方式
4、食人鱼式封装
（2）优点
为什么把着这种LED称为食人鱼，因为它的形状很像
亚马孙河中的食人鱼Piranha 。
食人鱼LED产品有很多优点，由于食人鱼LED所用的
支架是铜制的，面积较大，因此传热和散热快。
§6.3 LED封装工艺
一、引脚式封装工艺 2. 主要工艺说明 （13）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。
§6.3 LED封装工艺
一、引脚式封装工艺 2. 主要工艺说明 （14）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产品进行分选。 （15）包装 将成品进行计数包装。超高亮LED需要防静电包装。
二、小功率LED封装 常规小功率LED的封装形式主要有：
• 引脚式封装；
• 平面式封装；
• 表面贴装式SMD LED；
• 食人鱼Piranha LED；
§6.2 LED的封装方式
1. 引脚式封装 （1）引脚式封装结构 LED引脚式封装采用引线架作为各种封装外型的引脚 ，常见的是直径为5mm的圆柱型（简称Φ 5mm）封装。
一、引脚式封装工艺
2. 主要工艺说明
（9）点胶封装 ：TOP-LED和Side-LED适用点胶封装。
§6.3 LED封装工艺
一、引脚式封装工艺
2. 主要工艺说明
（9）点胶封装
大功率LED芯片的封装(共晶焊)及倒装芯片(flip chip)
大功率LED芯片的封装（共晶焊）及倒装芯片（flip chip）美国GREE公司的1W大功率芯片（L型电极），它的上下各有一个电极。
其碳化硅（SiC）衬底的底层首先镀一层金属，如金锡合金（一般做芯片的厂家已镀好），然后在热沉上也同样镀一层金锡合金。
将LED芯片底座上的金属和热沉上的金属熔合在一起，称为共晶焊接，如图1所示。
对于这种封装方式，一定要注意当led芯片与热沉一起加热时，二者接触要好，最好二者之间加有一定压力，而且二者接触面一定要受力均匀，两面平衡。
控制好金和锡的比例，这样焊接效果才好。
这种方法做出来的LED的热阻较小、散热较好、光效较高。
这种封装方式是上、下两面输入电流。
如果与热沉相连的一极是与热沉直接导电的，则热沉也成为一个电极。
因此连接热沉与散热片时要注意绝缘，而且需要使用导热胶把热沉与散热片粘连好。
使用这种LED要测试热沉是否与其接触的一极是零电阻，若为零电阻则是相通的，故与热沉相连加装散热片时要注意与散热片绝缘。
共晶点加热温度也称为共晶点。
温度的多少要根据金和锡的比例来定：·AuSn（金80%，锡20%）：共晶点为282℃，加热时间控制在几秒钟之内。
·AuSn（金10%，锡90%）：共晶点为217℃，加热时间控制在几秒钟之内。
·AgSn（银3.5%，锡96.5%）：共晶点为232℃，加热时间控制在几秒钟之内。
1、倒装（Flip chip）1998年Lumileds公司封装出世界上第一个大功率LED（1W LUXOEN器件），使LED器件从以前的指示灯应用变成可以替代传统照明的新型固体光源，引发了人类历史上继白炽灯发明以来的又一场照明革命。
1WLUXOEN器件使LED的功率从几十毫瓦一跃超过1000毫瓦，单个器件的光通量也从不到1个lm飞跃达到十几个lm。
大功率LED 由于芯片的功率密度很高，器件的设计者和制造者必须在结构和材料等方面对器件的热系统进行优化设计。
大功率LED封装关键技术讨论
① 掌握芯片发光的分布特点 ； ②根据芯片发
光的分布特点和 Ｌ Ｅ Ｄ最终光强分布的要求设 计 出光通道 ： ③ 选择合适 的出光通道材 料
和 加工工艺。
诸 多因素的制约 ，其中散热 不 良和可靠 性不
高是关键 。本文通过改善大功率 Ｌ Ｅ Ｄ封装关 键技术，从而使大功率 Ｌ Ｅ Ｄ 的发光效率、光
源 的要求 ，照明用功率型 Ｌ Ｅ Ｄ的封装面临着 以下 挑战 ：更高 的发光效率 ；更好 的光学特 性 ；更大 的输入功 率；更 高的可靠 性；更低 的成本 。下面将讨论大功率 Ｌ Ｅ Ｄ封装的关键
好的散热结构 ，使 Ｌ Ｅ Ｄ 内部 的热量 能尽快地 被 导出和消 散，以降低 芯片的结温 ，提高其 发光效率。芯片结温 （ Ｔ Ｊ ）与环 境温度 （ Ｔ Ａ） 、
的芯片主要有 Ｈ Ｐ公司的 Ｔ Ｓ类芯片 、Ｃ Ｒ Ｅ Ｅ
公司的 ＸＢ类芯片等 等。 芯片选定之后 ， 要提高 Ｌ Ｅ Ｄ的发光效率 ，
对解 决功率型 Ｌ Ｅ Ｄ 散热 问题提供 一定 的指
导。
参考文献
［ １ ］ 陈 治 明 ． 半 导体 概 论 ［ Ｍ ］ ．北 京 ：电子 工 业 出版 社 ，２ ０ ０ ８ ．
能否将 芯片发 出的光高 效地萃取 和导 出，就 是关键所在 。由于芯 片发光 层的折射率较高 ， 如果 出光通道 与芯片表 面接合 的物质折射 率
与之相 差较大 ，则会导致 芯片表 面的全 反射 临界角较 小 ，芯 片发 出的光只有 ～部分 能通 过界面 逸出被有 效利用 ，相 当一部分 的光 因 全 反射而 被 困在 芯片 内部 ，造成萃 光效率 偏 低 ，直接影响 Ｌ Ｅ Ｄ的发光效率 。为了提高萃 光效率 ，在选择 与芯片表 面接合 的物质 时，
LED的封装与应用
LED的封装与应用一、LED的封装材料所谓封装，就是将LED芯片用绝缘的塑料或陶瓷材料打包使芯片与外界隔离，以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降，封装后的芯片更便于安装和运输。
封装技术至关重要，因为只有封装好的产品才能成为终端产品，才能为用户所用，而且封装技术的好坏直接影响到产品自身性能的发挥，可靠的封装技术是产品走向实用化、走向市场的必经之路。
1.LED荧光粉荧光粉是通过吸收电子线、X射线、紫外线、电场等的能量后，将其中一部分能量转化成可视效率较高的可见光并输出（发光）的物质。
荧光粉吸收LED 发出的蓝光后，可转化为绿色、黄色或红色的光输出。
荧光粉属无机化合物，其一般为1μm（微米）至数十微米的粉末状颗粒。
为获得荧光物质，一般在被称为母体的适当化合物A中添加被称为激活剂（也称发光中心）的元素B，通常用符号A∶B来表示荧光粉的种类。
LED使用的荧光粉，按发光颜色可分为红、绿、蓝；按荧光粉组成基质可分为硅酸盐、氯硅酸盐、铝酸盐、氮氧化物、氮化物、钨酸盐、钼酸盐、硫氧化物等，目前主要使用的是硅酸盐或氮氧化物绿粉、YAG黄粉、氮化物红粉。
友情提示目前采用荧光粉产生白光共有三种方式：蓝光LED芯片配合黄色荧光粉；蓝光LED芯片配合红色、绿色荧光粉；UV-LED芯片配合红、绿、蓝三基色荧光粉。
不同荧光粉产生白光LED的优缺点比较见表1-3。
表1-3 不同荧光粉产生白光LED的优缺点比较2.主剂材料LED封装的主剂材料有环氧树脂、活性稀释剂、消泡剂、调色剂和脱模剂，见表1-4。
表1-4 LED封装的主剂材料3.固化剂材料LED封装的固化剂材料有甲基六氢苯酐、促进剂、抗氧剂，见表1-5。
表1-5 LED封装的固化剂4.陶瓷材料由于LED发出的短波长光中的一部分会造成树脂老化等问题，陶瓷材料成为解决这一问题的理想材料。
陶瓷材料可使用在搭载LED芯片的衬底上。
陶瓷材料的防热性能很好，具有几乎不会被光老化的特点。
LED封装技术介绍
LED封装技术介绍LED（Light Emitting Diode）是由固态材料制成的半导体光电器件，具有发光、耐震动、寿命长等特点，因此广泛应用于室内外照明、显示屏、指示灯等领域。
封装是指将芯片与外部连接器封装在一起的过程，是LED工艺制造的重要环节之一、LED封装技术的发展对于提高LED光效、降低成本具有重要意义。
本文将介绍LED封装技术的发展历程以及目前主要的封装技术。
一、LED封装技术的发展历程早期的LED封装技术主要采用金线键合技术，即将芯片与引线进行焊接。
这种封装技术成本低廉，但由于引线的存在，会限制LED产生的光的输出效率。
近年来，随着LED技术的不断进步，出现了各种新型的封装技术。
二、常见的LED封装技术1.DIP封装（双列直插封装）：DIP封装是指将LED芯片封装在具有引脚的塑料或金属基座上。
它具有体积大、耐用、价格低廉等特点，但发光效率较低。
2. SMD封装（表面贴装封装）：SMD封装是指将LED芯片直接焊接到PCB（Printed Circuit Board）上的封装方式。
它具有体积小、发光效率高、适合批量生产等优点，因此在近年来得到了广泛应用。
3.COB封装（芯片封装技术）：COB封装是将多个LED芯片直接粘贴在散热基板上，并通过金属线缓冲层与基板连接。
它具有高可靠性、高光效、抗静电能力强等优点，广泛应用于室内照明领域。
4.CSP封装（芯片级封装技术）：CSP封装是将LED芯片放置在缓冲层上，然后利用微观尺寸的硅胶或塑料封装。
它具有体积小、发光效率高、可实现一次成型等优点，被视为LED封装技术的重要发展方向。
5.柔性封装：柔性封装技术是指将LED芯片封装在具有柔性特性的材料中，如高分子有机物、柔性PCB等。
它具有轻薄、柔软、可弯曲等特点，适用于特殊形状和曲面照明。
三、LED封装技术的趋势1.高密度封装：随着LED芯片尺寸的不断缩小，封装技术也向着高密度封装方向发展。
通过提高LED芯片的集成度，可以实现更小体积和更高亮度的LED产品。
led封装工艺流程
led封装工艺流程LED（Light Emitting Diode，发光二极管）是一种半导体器件，具有高效、耐用和环保等特点，被广泛应用于照明、显示和通信等领域。
在LED制造过程中，封装工艺是关键步骤之一，不仅决定了LED的性能和质量，还影响了其在市场上的竞争力。
下面详细介绍LED封装的工艺流程。
首先，LED封装工艺从原材料准备开始。
主要原材料包括LED芯片、导线、支架、基板等。
其中，LED芯片是核心元件，决定了LED的亮度和色彩。
在原材料准备阶段，需要对原材料进行检查和筛选，确保其质量和性能满足要求。
接下来是LED芯片的电极制作。
LED芯片的电极通常由金属材料制成，如金线或银漆。
制作电极的方法有金线键合和印刷等多种，其中常用的是金线键合。
金线键合是通过将金线焊接到芯片上的金属电极上，以确保电流的正常传导。
然后是LED芯片的封装。
封装是将LED芯片保护在透明的封装胶中，以提高其耐热、耐湿和耐震动的能力。
常用的封装胶有环氧树脂、硅胶和聚脂胶等。
封装胶的选择要根据LED的使用环境和要求来确定。
封装胶通常通过注射或点胶的方式施加到芯片上，然后经过固化处理，以形成坚固的封装。
接着是支架的安装。
支架是用于固定和支撑LED芯片的结构件，通常由金属或塑料制成。
在安装支架之前，需要在芯片上涂覆导电胶，使支架与芯片的金属电极连接。
然后将支架粘接到芯片上，并进行加热固化处理，以确保支架与芯片的连接牢固可靠。
最后是LED灯的焊接和测试。
在焊接过程中，将LED灯的引线与导线焊接连接，以形成电路。
焊接方式有手工焊接和自动焊接两种，其中自动焊接方式常用于大规模生产。
完成焊接后，LED灯需要进行电性能测试，包括亮度、电流和电压等参数的测试，以确保其性能符合要求。
综上所述，LED封装工艺流程包括原材料准备、LED芯片的电极制作、封装胶的施加和固化、支架的安装、焊接和测试等环节。
每个环节都需要精细严谨的操作，以确保LED的性能和质量。
《LED封装介绍》课件
LED封装面临的挑战
技术创新
LED封装技术需要不断进行创新，提高 光效、降低成本，以满足市场需求。
产能与供应链管理
随着市场的不断扩大，LED封装企业 需要加强产能和供应链管理，确保产
品的及时供应。
表面贴装LED封装技术是一种将LED直接粘贴在电路板上的封装形式，具有体积 小、易于自动化生产等特点。
详细描述
表面贴装LED封装技术采用小型化的封装体和引脚，可以直接将LED粘贴在PCB 板上，简化了组装过程。这种封装形式广泛应用于消费电子产品中，如手机、电 视等。
功率型LED封装技术
总结词
功率型LED封装技术是一种高功率、高可靠性的LED封装形式 ，具有较长的使用寿命和较好的散热性能。
LED封装发展趋势
高效能化 随着LED照明技术的不断进步， 高效能、高光效的LED封装产品 成为发展趋势，能够满足市场对 节能照明的需求。
环保化 随着环保意识的提高，无铅、无 汞等环保型LED封装产品成为发用领域的拓宽，LED封装 产品趋向于小型化和集成化，以 适应不同空间和设计要求。
详细描述
功率型LED封装技术采用较大的芯片和特殊的散热设计，能 够承受较高的工作温度和电流密度。这种封装形式广泛应用 于照明、汽车等领域，需要解决的关键问题是散热和可靠性 问题。
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LED封装应用领域
显示屏
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广告牌显示屏
利用LED封装技术制作的 大型广告牌，具有高亮度 、长寿命和低能耗的特点 。
和散热的作用。
环氧树脂的质量和配比对LED的 透光率、耐热性和寿命有很大影
LED封装材料基础知识(精)
LED 封装材料基础知识LED 封装材料主要有环氧树脂，聚碳酸脂，聚甲基丙烯酸甲脂，玻璃，有机硅材料等高透明材料。
其中聚碳酸脂，聚甲基丙烯酸甲脂，玻璃等用作外层透镜材料；环氧树脂，改性环氧树脂，有机硅材料等，主要作为封装材料，亦可作为透镜材料。
而高性能有机硅材料将成为高端LED 封装材料的封装方向之一。
下面将主要介绍有机硅封装材料。
提高LED 封装材料折射率可有效减少折射率物理屏障带来的光子损失，提高光量子效率，封装材料的折射率是一个重要指标，越高越好。
提高折射率可采用向封装材料中引入硫元素，引入形式多为硫醚键、硫脂键等，以环硫形式将硫元素引入聚合物单体，并以环硫基团为反应基团进行聚合则是一种较新的方法。
最新的研发动态，也有将纳米无机材料与聚合物体系复合制备封装材料，还有将金属络合物引入到封装材料，折射率可以达到1.6-1.8，甚至2.0，这样不仅可以提高折射率与耐紫外辐射性，还可提高封装材料的综合性能。
一、胶水基础特性1.1有机硅化合物--聚硅氧烷简介有机硅封装材料主要成分是有机硅化合物。
有机硅化合物是指含有Si-O 键、且至少有一个有机基是直接与硅原子相连的化合物，习惯上也常把那些通过氧、硫、氮等使有机基与硅原子相连接的化合物也当作有机硅化合物。
其中，以硅氧键（-Si-0-Si-）为骨架组成的聚硅氧烷，是有机硅化合物中为数最多，研究最深、应用最广的一类，约占总用量的90%以上。
1.1.1结构其结构是一类以重复的Si-O 键为主链，硅原子上直接连接有机基团的聚合物，其通式为R ’---（Si R R ’ ---O）n --- R ”，其中，R 、R ’、R ”代表基团，如甲基，苯基，羟基，H ，乙烯基等；n为重复的Si-O 键个数（n 不小于2）。
有机硅材料结构的独特性：（1） Si原子上充足的基团将高能量的聚硅氧烷主链屏蔽起来；（2） C-H无极性，使分子间相互作用力十分微弱；（3） Si-O键长较长，Si-O-Si 键键角大。
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大功率 LED 封装技术关键词:从实际应用的角度来看 , 安装使用简单、体积相对较小的大功率 LED 器件在大部分的照明应用中必将取代传统的小功率 LED 器件。
由小功率 LED 组成的照明灯具为了满足照明的需要 , 必须集中许多个 LED 的光能才能达到设计要求 , 但带来的缺点是线路异常复杂、散热不畅 , 为了平衡各个 LED 之间的电流、电压关系 , 必须设计复杂的供电电路。
相比之下 , 大功率单体 LED 的功率远大于若干个小功率 LED 的功率总和 , 供电线路相对简单 , 散热结构完善 , 物理特性稳定。
所以说 , 大功率 LED 器件的封装方法和封装材料并不能简单地套用传统的小功率 LED 器件的封装方法与封装材料。
大的耗散功率、大的发热量以及高的出光效率 , 给 LED 封装工艺、封装设备和封装材料提出了新的更高的要求。
1、大功率 LED 芯片要想得到大功率 LED 器件 , 就必须制备合适的大功率 LED 芯片。
国际上通常的制造大功率 LED 芯片的方法有如下几种:①加大尺寸法。
通过增大单体 LED 的有效发光面积和尺寸 , 促使流经 TCL 层的电流均匀分布 , 以达到预期的光通量。
但是 , 简单地增大发光面积无法解决散热问题和出光问题 , 并不能达到预期的光通量和实际应用效果。
②硅底板倒装法。
首先制备出适合共晶焊接的大尺寸 LED 芯片 , 同时制备出相应尺寸的硅底板 , 并在硅底板上制作出供共晶焊接用的金导电层及引出导电层(超声金丝球焊点 , 再利用共晶焊接设备将大尺寸 LED 芯片与硅底板焊接在一起。
这样的结构较为合理 , 既考虑了出光问题又考虑到了散热问题 , 这是目前主流的大功率 LED 的生产方式。
美国 Lumileds 公司于 2001年研制出了 AlGaInN 功率型倒装芯片 (FCLED结构 , 其制造流程是:首先在外延片顶部的 P 型 GaN 上淀积厚度大于 500A 的 NiAu 层 , 用于欧姆接触和背反射 ; 再采用掩模选择刻蚀掉 P 型层和多量子阱有源层 , 露出 N 型层 ; 经淀积、刻蚀形成 N 型欧姆接触层 , 芯片尺寸为 1mm1mm,P 型欧姆接触为正方形 ,N 型欧姆接触以梳状插入其中 , 这样可缩短电流扩展距离 , 把扩展电阻降至最小 ; 然后将金属化凸点的 AlGaInN 芯片倒装焊接在具有防静电保护二极管 (ESD的硅载体上。
③陶瓷底板倒装法。
先利用 LED 晶片通用设备制备出具有适合共晶焊接电极结构的大出光面积的 LED 芯片和相应的陶瓷底板 , 并在陶瓷底板上制作出共晶焊接导电层及引出导电层 , 然后利用共晶焊接设备将大尺寸 LED 芯片与陶瓷底板焊接在一起。
这样的结构既考虑了出光问题也考虑到了散热问题 , 并且采用的陶瓷底板为高导热陶瓷板 , 散热效果非常理想 , 价格又相对较低 , 所以为目前较为适宜的底板材料 , 并可为将来的集成电路一体化封装预留空间。
④蓝宝石衬底过渡法。
按照传统的 InGaN 芯片制造方法在蓝宝石衬底上生长出 PN 结后 , 将蓝宝石衬底切除 , 再连接上传统的四元材料 , 制造出上下电极结构的大尺寸蓝光 LED 芯片。
⑤ AlGaInN 碳化硅 (SiC背面出光法。
美国 Cree 公司是全球唯一采用 SiC 衬底制造 AlGaInN 超高亮度 LED 的厂家 , 几年来其生产的 AlGaInN/SiCa芯片结构不断改进 , 亮度不断提高。
由于 P 型和 N 型电极分别位于芯片的底部和顶部 , 采用单引线键合 , 兼容性较好 , 使用方便 , 因而成为 AlGaInN LED 发展的另一主流产品。
2、功率型封装功率 LED 最早始于 HP 公司于 20世纪 90年代初推出食人鱼封装结构的 LED, 该公司于 1994年推出的改进型的 Snap LED 有两种工作电流 , 分别为 70mA 和150mA, 输入功率可达 0.3W 。
功率 LED 的输入功率比原支架式封装的 LED 的输入功率提高了几倍 , 热阻降为原来的几分之一。
瓦级功率 LED 是未来照明器件的核心部分 , 所以世界各大公司都投入了很大力量对瓦级功率 LED 的封装技术进行研究开发。
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 , 管壳及封装是其关键技术 , 目前能承受数瓦功率的 LED 封装已出现。
5W 系列白色、绿色、蓝绿色、蓝色的功率型 LED 从 2003年年初开始推向市场 , 白光 LED 的光输出达 187lm, 光效为 44.3lm/W。
目前正开发出可承受 10W 功率的 LED, 采用大面积管芯 , 尺寸为 2.5mm2.5mm, 可在 5A 电流下工作 , 光输出达 200lm 。
Luxeon 系列功率 LED 是将 AlGaInN 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衬与管壳中 , 键合引线进行封装。
这种封装的取光效率、散热性能以及加大工作电流密度的设计都是最佳的。
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 , 形成功率密度型 LED,PCB 板作为器件电极连接的布线使用 , 铝芯夹层则可作为热衬使用 , 以获得较高的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。
超高亮度 LED 作为信号灯和其他辅助照明光源应用时 , 一般是将多个Φ5mm 封装的各种单色和白光 LED 组装在一个灯盘或标准灯座上 , 使用寿命可达到 10万小时。
2000年已有研究指出,Φ5mm白光 LED 工作 6000h 后 , 其光强已降至原来的一半。
事实上 , 采用Φ5mm白光 LED 阵列的发光装置 , 其寿命可能只有5000h 。
不同颜色的 LED 的光衰减速度不同 , 其中红色最慢 , 蓝、绿色居中 , 白色最快。
由于Φ5mm封装的 LED 原来仅用于指示灯 , 其封装热阻高达 300℃ /W,不能充分地散热 , 致使 LED 芯片的温度升高 , 造成器件光衰减加快。
此外 , 环氧树脂变黄也将使光输出降低。
大功率 LED 在大电流下产生比Φ5mm白光 LED 大 10~20倍的光通量 , 因此必须通过有效的散热设计和采用不劣化的封装材料来解决光衰问题 , 管壳及封装已成为研制大功率 LED 的关键技术之一。
全新的 LED 功率型封装设计理念主要归为两类 , 一类为单芯片功率型封装 , 另一类为多芯片功率型封装。
(1功率型 LED 的单芯片封装1998年美国 Lumileds 公司研制出了 Luxeon 系列大功率 LED 单芯片封装结构 , 这种功率型单芯片 LED 封装结构与常规的Φ5mmLED 封装结构全然不同 , 它是将正面出光的 LED 芯片直接焊接在热衬上 , 或将背面出光的 LED 芯片先倒装在具有焊料凸点的硅载体上 , 然后再将其焊接在热衬上 , 使大面积芯片在大电流下工作的热特性得到改善。
这种封装对于取光效率、散热性能和电流密度的设计都是最佳的 , 其主要特点有:①热阻低。
传统环氧封装具有很高的高热阻 , 而这种新型封装结构的热阻一般仅为 14℃ /W,可减小至常规 LED 的 1/20。
②可靠性高。
内部填充稳定的柔性胶凝体 , 在 40~120℃时 , 不会因温度骤变产生的内应力使金丝和框架引线断开。
用这种硅橡胶作为光耦合的密封材料 , 不会出现普通光学环氧树脂那样的变黄现象 , 金属引线框架也不会因氧化而脏污。
③反射杯和透镜的最佳设计使辐射可控 , 光学效率最高。
在应用中可将它们组装在一个带有铝夹层的电路板 (铝芯 PCB 板上 , 电路板作为器件电极连接的布线用 , 铝芯夹层则可作为功率型 LED 的热衬。
这样不仅可获得较高的光通量 , 而且还具有较高的光电转换效率。
单芯片瓦级功率 LED 最早是由 Lumileds 公司于 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 , 将倒装片用硅载体直接焊接在热衬上 , 并采用反射杯、光学透镜和柔性透明胶等新结构和新材料 , 现可提供单芯片 1W 、3W 和 5W 的大功率 LED 产品。
OSRAM 公司于 2003年推出单芯片的 Golden Dragon 系列 LED, 其结构特点是热衬与金属线路板直接接触 , 具有很好的散热性能 , 而输入功率可达 1W 。
(2功率型 LED 的多芯片组合封装六角形铝衬底的直径为 3.175cm(1.25英寸 , 发光区位于其中央部位 , 直径约为0.9525cm(0.375英寸 , 可容纳 40个 LED 芯片。
用铝板作为热衬 , 并使芯片的键合引线通过在衬底上做成的两个接触点与正极和负极连接。
根据所需输出光功率的大小来确定衬底上排列管芯的数目 , 组合封装的超高亮度芯片包括 AlGaInN 和AlGaInP, 它们的发射光可为单色、彩色 (RGB、白色 (由 RGB 三基色合成或由蓝色和黄色二元合成。
最后采用高折射率的材料按照光学设计形状进行封装 , 不仅取光效率高 , 而且还能够使芯片和键合的引线得到保护。
由 40个 AlGaInP(AS芯片组合封装的 LED 的流明效率为 20lm/W。
采用 RGB 三基色合成白光的组合封装模块 , 当混色比为 0:43(R0:48(G:0.009(B时 , 光通量的典型值为 100lm,CCT 标准色温为 4420K, 色坐标 x 为 0.3612,y 为 0.3529。
由此可见 , 这种采用常规芯片进行高密度组合封装的功率型 LED 可以达到较高的亮度水平 , 具有热阻低、可在大电流下工作和光输出功率高等特点。
多芯片组合封装的大功率 LED, 其结构和封装形式较多。
美国 UOE 公司于2001年推出多芯片组合封装的 Norlux 系列 LED, 其结构是采用六角形铝板作为衬底。
Lanina Ceramics 公司于 2003年推出了采用公司独有的金属基板上低温烧结陶瓷 (LTCC-M技术封装的大功率 LED 阵列。
松下公司于 2003年推出由 64只芯片组合封装的大功率白光 LED 。
日亚公司于 2003年推出超高亮度白光 LED, 其光通量可达 600lm, 输出光束为 1000lm 时 , 耗电量为 30W, 最大输入功率为 50W, 白光LED 模块的发光效率达 33lm/W。
我国台湾 UEC(国联公司采用金属键合(MetalBonding 技术封装的 MB 系列大功率 LED 的特点是 , 用 Si 代替 GaAs 衬底 , 散热效果好 , 并以金属粘结层作为光反射层 , 提高了光输出。