LED封裝的100多種結構形式區(qū)分大全

　LED封裝技術的要素有三點：封裝結構設計、選用合適封裝材料和工藝水平。

目前LED封裝結構形式有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，封裝技術的發(fā)展要緊跟和滿足LED應用產(chǎn)品發(fā)展的需要。

LED封裝技術的基本內容

LED封裝技術的基本要求是：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)和應用，來實現(xiàn)更好的光色質量。

（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：結合力要大、應力小、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，應力要小。

③合適的封裝工藝：裝片、壓焊、封裝等結合力強，應力要小，結合要匹配。

LED光集成封裝技術

LED光集成封裝結構現(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多種封裝結構形式，COB封裝技術日趨成熟，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封裝技術發(fā)展的方向。

（5）覆晶封裝技術

覆晶封裝技術是由芯片、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。該封裝技術是大功率LED封裝的重要發(fā)展趨勢。

（6）免封裝芯片技術

免封裝技術是一個技術的整合，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，但要投入昂貴的設備。

PFC新產(chǎn)品主打LED照明市場，特別是應用在蠟燭燈上，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其他封裝結構形式

①EMC封裝結構：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：（Epoxy Molding Compound）以環(huán)氧塑封料為支架的封裝技術，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：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結構，市場前景看好。

⑤3D封裝技術：以三維立體形式進行封裝的技術，正在研發(fā)中。

⑥功率框架封裝技術：（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，技術上對折射率、內應力、結合力、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?；澹岷茫▽崧?80w/m.k）、成本低。

④TES多晶質半導體陶瓷基板，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。