LED封裝原理

         LED封裝主要是提供LED芯片一個平臺，讓LED芯片有更好的光、電、熱的表現(xiàn)，好的封裝可讓LED有更好的發(fā)光效率與好的散熱環(huán)境，好的散熱環(huán)境進(jìn)而提升LED的使用壽命。LED封裝技術(shù)主要建構(gòu)在五個主要考慮因素上，分別為光學(xué)取出效率、熱阻、功率耗散、可靠性及性價(jià)比(Lm/$)。

        以上每一個因素在封裝中都是相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)，舉例來說，光取出效率關(guān)系到性價(jià)比；熱阻關(guān)系到可靠性及產(chǎn)品壽命；功率耗散關(guān)系到客戶應(yīng)用。整體而言，較佳的封裝技術(shù)就是必須要兼顧每一點(diǎn)，但最重要的是要站在客戶立場思考，能滿足并超出客戶需求，就是好的封裝。

         針對LED的封裝材料組成，LED封裝主要是由基板、芯片、固晶膠、熒光粉、封裝膠等組成，我們先將芯片利用固晶膠黏貼于基板上，使用金線將芯片與基板作電性連接，然后將熒光粉與封裝膠混合，搭配不同熒光粉比例，以及適當(dāng)?shù)男酒ㄩL可得到不同的顏色，最后將熒光粉與封裝膠的混合體灌入基板中，加熱烘烤使膠材固化后，即完成最基本的LED封裝。

          LED封裝四大發(fā)展趨勢

          LED封裝技術(shù)主要是往高發(fā)光效率、高可靠性、高散熱能力與薄型化發(fā)展。從芯片來看，目前最普遍的是水平式芯片，比較高端的廠商則研發(fā)垂直式芯片與覆晶型芯片，原先水平式LED使用藍(lán)寶石基板，散熱能力較差，且在高電流驅(qū)動下，光取出效率下降幅度也較大。因此，為了降低LED成本，高電流密度的芯片設(shè)計(jì)便以獲取更多的光輸出為主要研究方向，在這樣的考慮下，使用垂直式封裝的芯片便成為下一課題，此類芯片使用硅等高散熱基板，在高電流操作下有更好的散熱效率，所以也有更高的光輸出，但由于制作流程復(fù)雜，工藝良率過低，以致于無法達(dá)到理想的高性價(jià)比，由此可知，在高瓦數(shù)封裝上，工藝良率所導(dǎo)致的價(jià)格因素也是一大考慮。

          LED封裝技術(shù)目前主要往高發(fā)光效率、高可靠性、高散熱能力與薄型化四個方向發(fā)展，目前主要的亮點(diǎn)有硅基LED和高壓LED，硅基LED之所以引起業(yè)界越來越多的關(guān)注，是因?yàn)樗葌鹘y(tǒng)的藍(lán)寶石基底LED的散熱能力更強(qiáng)，因此功率可做得更大，Cree就重點(diǎn)在發(fā)展硅基LED，它目前存在的主要問題是良率還較低，導(dǎo)致成本還偏高。

           高壓LED是另一大亮點(diǎn)，它因可大幅縮小DC-DC降壓電路的輸入輸出壓差，而進(jìn)一步提升LED驅(qū)動電源的效率，這可有效降低LED燈具對散熱外殼的要求，從而降低LED燈具的總體成本。目前Cree、Osram和億光都在發(fā)展高壓LED工藝。億光電子研發(fā)二處處長林治民表示：“未來億光將擴(kuò)大研發(fā)應(yīng)用高壓LED的產(chǎn)品，整合更多的組件，以打造簡便應(yīng)用之微小光引擎，為降低燈具成本，為固態(tài)照明的普及盡一份心力。”

        例如臺積電子公司采鈺科技便是專攻晶圓級高功率LED硅基封裝技術(shù)的業(yè)者。該公司在2010年已打入中國路燈市場，2011年更將重心放在室內(nèi)照明球泡燈產(chǎn)品上。采鈺科技LED技術(shù)研發(fā)處長李豫華表示，以8吋磊晶計(jì)算，目前采鈺封裝產(chǎn)能為單月2千片、相當(dāng)于400萬顆，去年產(chǎn)品成功打入中國路燈產(chǎn)品，量大的時(shí)候甚至單月出貨量高達(dá)70-80萬顆。

        LED封裝原理

         LED封裝主要是提供LED芯片一個平臺，讓LED芯片有更好的光、電、熱的表現(xiàn)，好的封裝可讓LED有更好的發(fā)光效率與好的散熱環(huán)境，好的散熱環(huán)境進(jìn)而提升LED的使用壽命。LED封裝技術(shù)主要建構(gòu)在五個主要考慮因素上，分別為光學(xué)取出效率、熱阻、功率耗散、可靠性及性價(jià)比(Lm/$)。

        以上每一個因素在封裝中都是相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)，舉例來說，光取出效率關(guān)系到性價(jià)比；熱阻關(guān)系到可靠性及產(chǎn)品壽命；功率耗散關(guān)系到客戶應(yīng)用。整體而言，較佳的封裝技術(shù)就是必須要兼顧每一點(diǎn)，但最重要的是要站在客戶立場思考，能滿足并超出客戶需求，就是好的封裝。

         針對LED的封裝材料組成，LED封裝主要是由基板、芯片、固晶膠、熒光粉、封裝膠等組成，我們先將芯片利用固晶膠黏貼于基板上，使用金線將芯片與基板作電性連接，然后將熒光粉與封裝膠混合，搭配不同熒光粉比例，以及適當(dāng)?shù)男酒ㄩL可得到不同的顏色，最后將熒光粉與封裝膠的混合體灌入基板中，加熱烘烤使膠材固化后，即完成最基本的LED封裝。

          LED封裝四大發(fā)展趨勢

          LED封裝技術(shù)主要是往高發(fā)光效率、高可靠性、高散熱能力與薄型化發(fā)展。從芯片來看，目前最普遍的是水平式芯片，比較高端的廠商則研發(fā)垂直式芯片與覆晶型芯片，原先水平式LED使用藍(lán)寶石基板，散熱能力較差，且在高電流驅(qū)動下，光取出效率下降幅度也較大。因此，為了降低LED成本，高電流密度的芯片設(shè)計(jì)便以獲取更多的光輸出為主要研究方向，在這樣的考慮下，使用垂直式封裝的芯片便成為下一課題，此類芯片使用硅等高散熱基板，在高電流操作下有更好的散熱效率，所以也有更高的光輸出，但由于制作流程復(fù)雜，工藝良率過低，以致于無法達(dá)到理想的高性價(jià)比，由此可知，在高瓦數(shù)封裝上，工藝良率所導(dǎo)致的價(jià)格因素也是一大考慮。

          LED封裝技術(shù)目前主要往高發(fā)光效率、高可靠性、高散熱能力與薄型化四個方向發(fā)展，目前主要的亮點(diǎn)有硅基LED和高壓LED，硅基LED之所以引起業(yè)界越來越多的關(guān)注，是因?yàn)樗葌鹘y(tǒng)的藍(lán)寶石基底LED的散熱能力更強(qiáng)，因此功率可做得更大，Cree就重點(diǎn)在發(fā)展硅基LED，它目前存在的主要問題是良率還較低，導(dǎo)致成本還偏高。

           高壓LED是另一大亮點(diǎn)，它因可大幅縮小DC-DC降壓電路的輸入輸出壓差，而進(jìn)一步提升LED驅(qū)動電源的效率，這可有效降低LED燈具對散熱外殼的要求，從而降低LED燈具的總體成本。目前Cree、Osram和億光都在發(fā)展高壓LED工藝。億光電子研發(fā)二處處長林治民表示：“未來億光將擴(kuò)大研發(fā)應(yīng)用高壓LED的產(chǎn)品，整合更多的組件，以打造簡便應(yīng)用之微小光引擎，為降低燈具成本，為固態(tài)照明的普及盡一份心力。”

        例如臺積電子公司采鈺科技便是專攻晶圓級高功率LED硅基封裝技術(shù)的業(yè)者。該公司在2010年已打入中國路燈市場，2011年更將重心放在室內(nèi)照明球泡燈產(chǎn)品上。采鈺科技LED技術(shù)研發(fā)處長李豫華表示，以8吋磊晶計(jì)算，目前采鈺封裝產(chǎn)能為單月2千片、相當(dāng)于400萬顆，去年產(chǎn)品成功打入中國路燈產(chǎn)品，量大的時(shí)候甚至單月出貨量高達(dá)70-80萬顆。

        OFweek解讀：LED封裝技術(shù)和結(jié)構(gòu)有哪些

        LED芯片要通過封裝才能形成發(fā)光的二極管。才能發(fā)光。那么LED芯片封裝有哪些樣式呢？LED芯片封裝在結(jié)構(gòu)上會有哪些區(qū)別呢？下面來為大家一一解答。

        LED芯片封裝分很多種，要根據(jù)實(shí)際的光電特性要求來運(yùn)用不同樣式的封裝，單但常見的LED封裝有一下五種常見的樣式。

       一、LED芯片軟封裝，這種封裝樣式一般應(yīng)用在字符顯示、數(shù)碼顯示、電陳顯示的LED產(chǎn)品中。LED芯片軟封裝就是把LED芯片直接粘結(jié)在PCB印刷版上，通過焊接線連成我們想要的字符、陳列效果。再用透明樹脂來保護(hù)這些芯片和焊線。

       二、引腳封裝法。這種封裝的主要優(yōu)點(diǎn)就是能夠靈活控制LED芯片發(fā)出光的角度，同時(shí)也可以很容易的實(shí)現(xiàn)測發(fā)光的功能，引腳封裝法只要把芯片固定在引線框架上就再用環(huán)氧樹脂包封就可以成為一個單一的LED器件了。

       三、貼片封裝法。這一方法就是將led芯片貼在細(xì)小的引線框架上，焊上電極引線就可以了。

       四、雙列直插封裝法。也就是我們常說的食人魚的封裝法。這一封裝法有很多的優(yōu)點(diǎn)，不僅熱阻低散熱性能好而且LED的輸入功率也相對的大，可以達(dá)到0.1w到0.5w之間。但生產(chǎn)成本也比較高。

       五、功率型封裝法，這一方法在LED投射燈和大功率LED平板燈上也會常用到。這一LED芯片封裝法的優(yōu)點(diǎn)主要是芯片的熱量能夠迅速的散發(fā)到外部空氣里面去，達(dá)到LED芯片和環(huán)境溫度差保持在一個很低的數(shù)值上。

         LED封裝常見要素簡析

          1、LED引腳成形方法

1必需離膠體2毫米才能折彎支架。
2支架成形必須用夾具或由專業(yè)人員來完成。
3支架成形必須在焊接前完成。
4支架成形需保證引腳和間距與線路板上一致。

         2、LED彎腳及切腳時(shí)注意

        因設(shè)計(jì)需要彎腳及切腳，在對LED進(jìn)行彎腳及切腳時(shí)，彎腳及切腳的位置距膠體底面大于3mm。
彎腳應(yīng)在焊接前進(jìn)行。

        使用LED插燈時(shí)，PCB板孔間距與LED腳間距要相對應(yīng)。
切腳時(shí)由于切腳機(jī)振動磨擦產(chǎn)生很高電壓的靜電，故機(jī)器要可靠的接地，做好防靜電工作(可吹離子風(fēng)扇消除靜電)。

      3、關(guān)于LED清洗

       當(dāng)用化學(xué)品清洗膠體時(shí)必須特別小心，因?yàn)橛行┗瘜W(xué)品對膠體表面有損傷并引起褪色如三氯乙烯、丙酮等?？捎靡掖疾潦?、浸漬，時(shí)間在常溫下不超過3分鐘。

        4、關(guān)于LED過流保護(hù)

過流保護(hù)能是給LED串聯(lián)保護(hù)電阻使其工作穩(wěn)定
電阻值計(jì)算公式為：R=(VCC-VF)/IF
VCC為電源電壓，VF為LED驅(qū)動電壓，IF為順向電流。

       5、LED焊接條件

1烙鐵焊接：烙鐵(最高30W)尖端溫度不超過300℃，焊接時(shí)間不超過3秒，焊接位置至少離膠體2毫米。
2波峰焊：浸焊最高溫度260℃，浸焊時(shí)間不超過5秒，浸焊位置至少離膠體2毫米。

       中國LED封裝產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況

       LED產(chǎn)業(yè)被定義為新能源產(chǎn)業(yè)，是當(dāng)下和將來一段時(shí)間內(nèi)，具有高度成長性的產(chǎn)業(yè)。正因如此，無論是國際還是國內(nèi)，眾多企業(yè)特別是世界級大企業(yè)對LED產(chǎn)業(yè)投入都異常巨大，競爭的激烈程度中不僅僅表現(xiàn)在核心技術(shù)的開發(fā)上，更體現(xiàn)在產(chǎn)能和市場占有率的競爭。

        中國目前占全球LED封裝產(chǎn)量的70%，然而，中國有近2000家LED封裝企業(yè)，產(chǎn)能非常分散，幾乎沒有一個企業(yè)能夠生成與國際級大企業(yè)比肩競爭的實(shí)力。

         目前國內(nèi)的LED封裝業(yè)從技術(shù)、人才、裝備、研究領(lǐng)域等方面來看，單獨(dú)指標(biāo)的最高水平對比國際最高水平并沒有多少根本性的差距，甚至整體的產(chǎn)值也不低，占到全球市場值的10%以上。這里面實(shí)際上根本的差距是在整體的整合太差，還沒有形成真正意義上的領(lǐng)軍企業(yè)和領(lǐng)軍企業(yè)群體，全國逾1000多家封裝企業(yè)都在較低的層次上各自為戰(zhàn)，各自的技術(shù)、人才、裝備優(yōu)勢得不到互補(bǔ)也就得不到相互的促進(jìn)。所以從現(xiàn)實(shí)角度綜合分析，封裝業(yè)在LED中有比較重要的地位，而且我們有相當(dāng)多的潛在優(yōu)勢，只要整合得力，這種優(yōu)勢就可以轉(zhuǎn)化為競爭優(yōu)勢。

         目前全球LED封裝的前五大廠商為日亞、Cree，三星、Lumileds以及臺灣億光，其中臺灣億光專注于封裝，是SMDLED封裝行業(yè)的老大，是LG、夏普、三星等LED液晶電視廠商的主要供應(yīng)商，其2010年的月產(chǎn)能就可以達(dá)到10億顆，年銷售額已經(jīng)近3億美元。而臺灣第三大SMD封裝廠商東貝的產(chǎn)能在2010年也提升到了5億顆/月。由此看出中國LED封裝企業(yè)與海外企業(yè)的差距。

          根據(jù)我國現(xiàn)有LED產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，OFweek半導(dǎo)體照明網(wǎng)steven認(rèn)為LED封裝產(chǎn)品在整個產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展上起著舉足輕重的作用。首先我國的LED封裝技術(shù)，特別在功率LED封裝和非標(biāo)準(zhǔn)特種器件封裝技術(shù)與國外水平相比還有一定的差距，這需要投入更大的力度進(jìn)行研究開發(fā)，建立有自主產(chǎn)權(quán)的封裝技術(shù)，趕上世界的封裝水平。只有封裝水平搞上來，才能真正使LED產(chǎn)業(yè)做大做強(qiáng)，為我國開發(fā)國際市場，參與國際市場競爭以及拓展應(yīng)用產(chǎn)品領(lǐng)域和市場打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。另外，只有把封裝產(chǎn)業(yè)做大做強(qiáng)，才是前工序外延、芯片的市場保障，才能促進(jìn)前工序外延、芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。只有這樣才能使整個LED產(chǎn)業(yè)鏈獲得更大的發(fā)展。

        制約中國LED封裝產(chǎn)業(yè)發(fā)展因素

        中國LED封裝企業(yè)的技術(shù)不夠強(qiáng)是一個非常大的制約因素

        做得好的封裝企業(yè)需要非常高的技術(shù)實(shí)力，其實(shí)封裝技術(shù)的含金量不亞于芯片生產(chǎn)，比如如何解決LED散熱，如何降低LED的熱阻，如何增加LED出光效率，如何增加LED的可靠性等，這些都需要非常好的技術(shù)做后盾，才可能造就一個強(qiáng)大的封裝企業(yè)。

        從技術(shù)上來說：一是關(guān)鍵的封裝原材料：如基板材料、有機(jī)膠、熒光粉等其性能有待提高。二是大功率LED封裝技術(shù)的散熱問題尚未完全解決。三是封裝結(jié)構(gòu)針對不同應(yīng)用場合應(yīng)有所創(chuàng)新。這些技術(shù)問題有待于技術(shù)工藝的不斷提高，加以克服。

        從專利上來說：關(guān)鍵封裝技術(shù)往往與國外的封裝專利相悖，如白光封裝技術(shù)、功率LED封裝散熱技術(shù)等。如要規(guī)?；庋b生產(chǎn)并大量出口，必將遇到專利的糾紛。

       品牌缺失是另外一個重要限制因素

        國內(nèi)外在封裝領(lǐng)域技術(shù)差距正在縮小，而且應(yīng)用領(lǐng)域的機(jī)會在不斷增加，企業(yè)的規(guī)模效益也正在增加，新興品牌正在形成。但是品牌效應(yīng)卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上國際大廠，在許多業(yè)內(nèi)人士的心目中，國內(nèi)產(chǎn)的LED光源那就是低端產(chǎn)品的標(biāo)志，缺乏認(rèn)知度，所以，培養(yǎng)品牌是一個不可或缺的過程。

        應(yīng)該說目前在我國LED產(chǎn)業(yè)鏈中地位最舉足輕重的還是封裝業(yè)。國內(nèi)封裝業(yè)總體發(fā)展還是比較健康的，但資源整合顯然不足，低層次競爭激烈的情況較為嚴(yán)重，下一步的發(fā)展必須要解決這個問題，LED封裝業(yè)也的確到了規(guī)模化、品牌化的發(fā)展時(shí)期。

        隨著市場的日趨成熟，行業(yè)內(nèi)的競爭將會進(jìn)一步加劇，企業(yè)面臨的壓力將會越來越大，筆者認(rèn)為在激烈的市場競爭中立于不敗之地需要的不僅僅是規(guī)模，更需要的是對于本企業(yè)所處在行業(yè)的深入理解，進(jìn)而形成足夠的核心競爭力，而這個核心競爭力必須與行業(yè)需求契合。

       但正是這種于國際大廠之間的差距隱藏著巨大的機(jī)會，在LED液晶電視、室內(nèi)照明市場真正大規(guī)模啟動后，中國作為全世界最大的應(yīng)用市場，必將為本土的企業(yè)帶來更多的機(jī)會，像其它成熟市場一樣，中國LED封裝市場的格局一定會發(fā)生重大的改變。

        國際大公司仍然在國內(nèi)的高亮度LED市場中占據(jù)主導(dǎo)地位。因此，國內(nèi)LED封裝企業(yè)只有不斷擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，提升技術(shù)水平，才能在不斷加劇的市場競爭中得到更好發(fā)展。

        LED封裝業(yè)不僅有著一個極好的市場發(fā)展空間，而且兼顧國內(nèi)國外也有了一個較健康發(fā)展的產(chǎn)業(yè)平臺支持，打造國際國內(nèi)一流的規(guī)?；堫^封裝企業(yè)已完全不是空談！