LED封裝多種結構形式解析
：2018-07-26
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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，封裝技術的發展要緊跟和滿足LED應用產品發展的需要。
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有：高度、眩光、色溫、顯色性、色容差、光閃爍等。
顯色指數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，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和應用，來實現更好的光色質量。
（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光集成封裝結構現有30多種類型，正逐步走向系統集成封裝，是未來封裝技術的發展方向。
（1）COB集成封裝
COB集成封裝現有MCOB、COMB、MOFB、MLCOB等30多種封裝結構形式，COB封裝技術日趨成熟，其優點是成本低。COB封裝現占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，形成系統集成封裝，其優點是可靠性好、成本低，是封裝技術發展方向之一。
（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點，可提供線光源、面光源和三維光源的各種LED產品，也可滿足LED現代照明、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）、零件等進行系統集成封裝，統稱為LED模塊，具有節約材料、降低成本、可進行標準化生產、維護方便等很多優點，是LED封裝技術發展的方向。
（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免封裝芯片產品的光效可提升至200lm/w，發光角度大于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、體積小等優點，但氣密性差些，現已批量生產。
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，產業化光效已達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，而且正在不斷發展，這里只簡要介紹。
（1）封裝材料
環氧樹脂、環氧塑封料、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：多層壓模基板，散熱好（導熱率380w/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。深圳市極光光電有限公司 專業LED封轉器件研發生產 高壓草帽燈珠 高顯色指數燈珠
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