大功率LED封裝工藝及發(fā)展趨勢

　　LED封裝設計主要涉及光學、熱學、電學和機械(結(jié)構(gòu))等方面，這些因素彼此相互獨立，又相互影響，其中光是LED封裝的目的，熱是關(guān)鍵，電和機械是手段，而性能是具體體現(xiàn)。

　　當前高效率，大功率是LED的主要發(fā)展方向之一，各國及研究機構(gòu)均致力于高性能LED芯片的研究：表面粗化、倒金字塔結(jié)構(gòu)、透明襯底技術(shù)、優(yōu)化電極幾何形狀、分布布拉格反射層、激光襯底剝離技術(shù)、微結(jié)構(gòu)和光子晶體技術(shù)等。

　　大功率LED封裝由于結(jié)構(gòu)和工藝復雜，并直接影響到LED的使用性能和壽命，一直是近年來的研究熱點，特別是照明級大功率LED散熱封裝更是研究熱點中的熱點，很多大學、研究所和公司也都對LED封裝技術(shù)進行了研究并取得成果：大面積芯片倒裝結(jié)構(gòu)和共晶焊接技術(shù)、thin．film技術(shù)、金屬基板和陶瓷基板技術(shù)、熒光粉保形涂層(conformalcoating)技術(shù)、光予散射萃取工藝(ScatteredPhotonExtractionmethod，SPE)、耐UV和日光輻射及抗潮的封裝樹脂研究、光學優(yōu)化設計等。

　　隨著大功率LED芯片性能的迅速提高，功率型LED的封裝技術(shù)不斷改進以適應形勢的發(fā)展，：從開始的引線框架式封裝到多芯片陣列組裝，再到如今的3D陣列式封裝，其輸入功率不斷提高，而封裝熱阻顯著降低。為了推動LED在普通照明領域的發(fā)展，迸一步改善LED封裝的熱管理將是關(guān)鍵之一，另外芯片設計制造與封裝工藝的有機融合也非常有利于產(chǎn)品性價比的提升；隨著表面貼裝技術(shù)(SMT)在工業(yè)上的大規(guī)模應用，采用透明型封裝材料和功率型MOSFET封裝平臺將是LED封裝發(fā)展的一個方向，功能集成(比如驅(qū)動電路)也將進一步的推動LED封裝技術(shù)的發(fā)展。應用于其它學科中的技術(shù)也可能在未來LED照明光源的封裝中找到舞臺，如新興的流體自組裝(FluidicSelf-Assembly，F(xiàn)SA)技術(shù)等。

　　為了進一步提高單個元件的光通量并降低封裝成本，近年來多芯片封裝技術(shù)獲得了很大的發(fā)展。把半導體封裝工藝中的SiP／CoB(SysteminPackaging／ChiponBoard，系統(tǒng)封裝／板上芯片)技術(shù)運用到LED芯片的封裝上，即直接將LED芯片封裝在散熱基板上，可使大功率LED器件穩(wěn)定且可靠的工作，又能做到封裝結(jié)構(gòu)簡單緊湊。如何讓LED保持長時間的持續(xù)可靠工作是目前大功率LED器件封裝和系統(tǒng)封裝的關(guān)鍵技術(shù)。

　　隨著芯片技術(shù)的日益成熟；單個LED芯片的輸入功率可以進一步提高到3W、5W甚至更高，芯片本身承受的電流密度以及熱流密度急劇提高，因此防止LED的熱量累積變得越來越重要。如果不能有效的耗散這些熱量，隨之而來的熱效應將嚴重影響到整個LED發(fā)光器件的可靠性以及壽命；若多個大功率LED芯片密集排列構(gòu)成白光照明系統(tǒng)，熱量的耗散問題更為嚴重，如何提高封裝散熱能力是現(xiàn)階段照明級大功率LED函待解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。

　　在封裝過程中LED芯片、金線、封裝樹脂、透鏡、以及芯片熱沉等各個環(huán)節(jié)，散熱問題都必須很好地重視。其突破點就是芯片襯底的結(jié)構(gòu)、材料以及外部集成的冷卻模塊技術(shù)。摸索合適的結(jié)構(gòu)和材料、制備工藝和參數(shù)來設計和制備低接口熱阻、高散熱性能及低機械應力的封裝結(jié)構(gòu)對于未來大功率LED封裝的散熱性能的提高和發(fā)展具有非常現(xiàn)實的意義。