Led封装应用技术的详细解说.docVIP

　　 　　在LED产业结构中，封装和应用位于产业链中下游，完成将LED产品由芯片(Chip)向管芯(Diode)及器件(Device or Components)转变并最终实现照明应用产品，是LED产品作为半导体照明光源真正进入市场并取代传统照明光源的直接环节。 　　由于发展起始时间相对落后，我国的LED半导体照明在封装及应用领域产业也受到了高性能辅料等外国专利或产品的制约。相比于上游由于在芯片外研、原材料、生长设备等方面先发技术及核心知识产权缺失并受外国技术封锁，中下游的自主创新及专利申请情况则与国外处于同一起跑线。由于我国作为传统照明产品输出大国以及相关产业集中的先天特点，在LED封装及应用领域的产业规模处于国际领先水平。据统计，我国LED照明应用产品的产量占全球60 %以上，业已成为LED照明产品的全球制造基地。 　　但作为LED产业中下游，一方面仍然受上游及材料领域国外核心产品及专利限制，另一方面企业规模偏小，产业集中度低，重复低水平投资建设现象也较为严重，市场竞争无序。同时，相关行业标准、检测和认证体系建设仍待加强，服务支撑体系尚需完善。 作为新型照明技术，半导体照明仍处于不断发展的上升期，技术水平和指标仍在不断被刷新。在这样的大背景下，必须要坚持技术创新，突破国外专利封锁，加强新技术、新材料、新产品开发，培育具有自主知识产权和较强竞争力的核心产品，优化产业结构，建立以市场需求为导向、以行业龙头企业为骨干的LED产业，加强产业发展宏观指导，形成有利于产业发展的政策及配套环境，充分发挥市场配置资源的基础作用，规范市场竞争行为，实现我国LED照明产品质量达到国际先进水平，真正实现LED半导体照明的美好蓝图。 　　1. 概述 　　LED封装技术借鉴了分立器件封装技术，并有很大的特殊性，即除了常规的电气互连和机械性保护以确保管芯正常工作的同时，更强调光学、热学方面的设计创新和技术要求。特别是随着LED芯片技术的日趋成熟，LED功率化、多应用领域的趋势日趋显著，对于封装技术的要求也日趋严格。 　　LED封装格式从早期小功率插件式(through-hole)封装，逐渐发展出表贴式器件(surface mounting device，SMD)封装、功率型(high power)封装以及多芯片(multi chips on board，MCOB)封装等格式。根据芯片封装时的位置也可以分为正装、倒装(flip chip)、垂直结构等封装格式。LED封装材料涉及支架、基板、荧光粉、硅胶、固晶胶、透镜、键合金线(合金线)、散热热沉等。 　　随着LED的大功率化，特别是大功率白光应用的需求，LED封装需要达到的功能更为清晰和明确：1、管芯保护，提高芯片和器件运行的可靠性，增强防静电冲击，抗机械震动能力;2、加强散热，降低芯片结温，延长芯片、荧光粉寿命;3、光学优化，通过涂敷荧光粉实现光谱，提高出光效率同时优化并实现特定出光分布;4、电学管理，优化并完成多芯片串并连，甚至实现交直流转变或电源控制。 　　 LED封装是材料学、电学、光学、热学综合课题 LED封装技术是随着LED管芯技术进步以及半导体照明需求的发展而逐渐演化过来。由于LED属于利用半导体材料能带进行电致发光，因而其本质上有别于传统照明工具，属于冷光源，并且器件的发光效率随工作温度的增加而下降，因此散热技术或称为热管理技术成为LED封装所要解决的首要问题。其次，由于LED具有体积小、光通量大的特点，在实际应用中，尽可能高效的利用光能同时避免眩光导致用户不适，是充分体现半导体照明高效、节能优势的必要条件，因此光学管理在LED封装中同样具有重要意义。第三，随着芯片外延技术的提升，LED性能不断优化，导致封装器件失效的主要原因已经从芯片本身转变为由于封装材料的老化、腐蚀、断裂等因素，因此对于封装材料提出了更高要求。最后，随着半导体照明对大功率、高光通量器件的需求的增加，多芯片封装、高压驱动封装、超高功率封装等方案不断出现，而这些新方案对于静电保护、电气拓扑等电学性能提出了更高要求。同样，上述热学、光学、电学方面的技术进步必然要求具有更优良热学性能、光学性能以及电学性能的高性能、新型封装材料的出现。而作为具体的应用方案，也要求人们提出更好、更优、更具有创新精神的新的封装格式。可以说LED封装技术的进步，必须综合考虑相关领域材料特性、结构性能以及彼此影响，是材料学、电学、光学、热学的交叉领域研究课题 　　3. 三维封装和多功能系统集成封装技术的探索和开发 　　LED封装格式直接影响LED器件及下游产品的性能。由于外延衬底及外延技术的特性，LED芯片多采用共面电极方式，而封装时多采用平面电气互联方案，采用键合金线引出。为了绝缘等需求，封装时，电气层与封装热沉之间增加绝缘层或直接采用绝缘陶瓷作为