電(dian)子(zi)(zi)封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)主要涉及(ji)光、熱(re)、電(dian)、結(jie)(jie)構與(yu)工(gong)藝等方面(mian)。這些因素彼此既相(xiang)互獨立，又相(xiang)互影響。其中(zhong)，光是LED電(dian)子(zi)(zi)封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)的目的，熱(re)是關鍵，電(dian)、結(jie)(jie)構與(yu)工(gong)藝是手段，而性(xing)能(neng)是電(dian)子(zi)(zi)封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)水(shui)平的具體體現。從工(gong)藝兼容(rong)性(xing)及(ji)降低生產成(cheng)本而言，電(dian)子(zi)(zi)封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)設(she)計應與(yu)芯片(pian)設(she)計同時(shi)進行，即芯片(pian)設(she)計時(shi)就應該考慮到(dao)電(dian)子(zi)(zi)封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)結(jie)(jie)構和工(gong)藝。否(fou)則，等芯片(pian)制造完成(cheng)后(hou)，可能(neng)由于電(dian)子(zi)(zi)封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)(zhuang)的需要對芯片(pian)結(jie)(jie)構進行調整，從而延長了電(dian)子(zi)(zi)產品研發周(zhou)期和工(gong)藝成(cheng)本，有時(shi)甚至不可能(neng)。 

        具體而言，電子封裝的關鍵技術有下列幾個。

（一）低熱阻電子封裝工藝

　　對于現有的光(guang)效水(shui)平而言，由于輸入電能(neng)的80％左右(you)轉變(bian)成為熱(re)量，且芯片(pian)面(mian)積小，因此，芯片(pian)散熱(re)是電子封(feng)裝(zhuang)必須解決的關鍵問題(ti)。主要包括(kuo)芯片(pian)布置、電子封(feng)裝(zhuang)材(cai)料選(xuan)擇（基板材(cai)料、熱(re)界面(mian)材(cai)料）與工藝、熱(re)沉設計等。

電子封裝熱(re)阻(zu)主(zhu)要包括材料（散(san)熱(re)基板(ban)和(he)熱(re)沉結構）內部(bu)熱(re)阻(zu)和(he)界(jie)(jie)面熱(re)阻(zu)。散(san)熱(re)基板(ban)的(de)(de)作用就是(shi)吸收芯片產生的(de)(de)熱(re)量，并(bing)傳導到熱(re)沉上，實現與外界(jie)(jie)的(de)(de)熱(re)交換。常用的(de)(de)散(san)熱(re)基板(ban)材料包括硅、金屬（如鋁，銅）、陶瓷(ci)（如，AlN，SiC）和(he)復合材料等。

　　研(yan)究表明，電(dian)子(zi)封裝界面(mian)對熱阻影響也很大(da)，如果不能(neng)正確處理界面(mian)，就難以獲(huo)得良(liang)好的(de)散熱效果。因此，芯(xin)片和散熱基(ji)板(ban)間(jian)的(de)熱界面(mian)材(cai)料（TIM）選(xuan)擇(ze)十分重要。采用低(di)溫或共晶焊(han)料、焊(han)膏或者內摻納米顆粒(li)的(de)導電(dian)膠作為熱界面(mian)材(cai)料，可大(da)大(da)降低(di)界面(mian)熱阻。

（二）高(gao)取光率電(dian)子封裝結構與工藝

        在(zai)(zai)使用過(guo)程中，輻射(she)(she)(she)復(fu)合產生的(de)(de)(de)光(guang)(guang)子(zi)在(zai)(zai)向外發射(she)(she)(she)時產生的(de)(de)(de)損失(shi)(shi)，主要(yao)包(bao)括三(san)個方(fang)面：芯(xin)(xin)片內部結(jie)構(gou)缺(que)陷以及材(cai)料的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)收；光(guang)(guang)子(zi)在(zai)(zai)出(chu)射(she)(she)(she)界(jie)(jie)(jie)面由于(yu)(yu)折射(she)(she)(she)率(lv)差(cha)引(yin)起的(de)(de)(de)反射(she)(she)(she)損失(shi)(shi)；以及由于(yu)(yu)入射(she)(she)(she)角大于(yu)(yu)全反射(she)(she)(she)臨(lin)界(jie)(jie)(jie)角而(er)引(yin)起的(de)(de)(de)全反射(she)(she)(she)損失(shi)(shi)。因此，很多(duo)光(guang)(guang)線無法(fa)從芯(xin)(xin)片中出(chu)射(she)(she)(she)到外部。通過(guo)在(zai)(zai)芯(xin)(xin)片表面涂覆一層(ceng)折射(she)(she)(she)率(lv)相對較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)透明膠層(ceng)(灌封(feng)膠)，由于(yu)(yu)該膠層(ceng)處于(yu)(yu)芯(xin)(xin)片和(he)空氣(qi)之(zhi)間，從而(er)有效減少了(le)光(guang)(guang)子(zi)在(zai)(zai)界(jie)(jie)(jie)面的(de)(de)(de)損失(shi)(shi)，提高(gao)(gao)了(le)取光(guang)(guang)效率(lv)。此外，灌封(feng)膠的(de)(de)(de)作(zuo)用還(huan)包(bao)括對芯(xin)(xin)片進行機械保護，應力釋放，并作(zuo)為一種光(guang)(guang)導結(jie)構(gou)。因此，要(yao)求其透光(guang)(guang)率(lv)高(gao)(gao)，折射(she)(she)(she)率(lv)高(gao)(gao)，熱穩(wen)定性(xing)(xing)好(hao)，流(liu)動性(xing)(xing)好(hao)，易于(yu)(yu)噴涂。為提高(gao)(gao)電子(zi)封(feng)裝的(de)(de)(de)可靠性(xing)(xing)，還(huan)要(yao)求灌封(feng)膠具有低吸(xi)(xi)濕性(xing)(xing)、低應力、耐老化等特(te)性(xing)(xing)。

       目前常用的(de)(de)灌封膠(jiao)包括環氧(yang)樹脂(zhi)和硅膠(jiao)。硅膠(jiao)由(you)于(yu)具有(you)透光(guang)率(lv)高(gao)，折射率(lv)大(da)，熱穩定(ding)性好，應(ying)力小，吸濕(shi)性低(di)等(deng)特點，明顯優于(yu)環氧(yang)樹脂(zhi)，在(zai)電子封裝中得到廣泛應(ying)用，但成(cheng)本較高(gao)。研究表明，提(ti)高(gao)硅膠(jiao)折射率(lv)可(ke)有(you)效(xiao)(xiao)減少折射率(lv)物(wu)理屏(ping)障帶來的(de)(de)光(guang)子損失，提(ti)高(gao)外量子效(xiao)(xiao)率(lv)，但硅膠(jiao)性能受環境溫度(du)影響較大(da)。隨著溫度(du)升(sheng)高(gao)，硅膠(jiao)內部(bu)的(de)(de)熱應(ying)力加大(da)，導致硅膠(jiao)的(de)(de)折射率(lv)降低(di)，從而(er)影響光(guang)效(xiao)(xiao)和光(guang)強分布(bu)。

        熒光粉的作用(yong)在于(yu)光色復合，形成白(bai)光。其(qi)特(te)性主要包括粒度、形狀、發(fa)光效率(lv)、轉(zhuan)換效率(lv)、穩定(ding)性（熱和化學）等，其(qi)中，發(fa)光效率(lv)和轉(zhuan)換效率(lv)是關鍵。

        總體而言，為提(ti)高(gao)的(de)出(chu)(chu)光(guang)效率(lv)和可靠性，電子(zi)封裝膠層有(you)逐漸被高(gao)折射率(lv)透明玻(bo)(bo)(bo)璃(li)或微晶玻(bo)(bo)(bo)璃(li)等取代的(de)趨(qu)勢，通過(guo)將(jiang)熒光(guang)粉(fen)內(nei)摻或外涂(tu)于玻(bo)(bo)(bo)璃(li)表(biao)面(mian)，不僅提(ti)高(gao)了熒光(guang)粉(fen)的(de)均勻度(du)，而且(qie)提(ti)高(gao)了電子(zi)封裝效率(lv)。此外，減(jian)少(shao)出(chu)(chu)光(guang)方向(xiang)的(de)光(guang)學界面(mian)數，也是(shi)提(ti)高(gao)出(chu)(chu)光(guang)效率(lv)的(de)有(you)效措(cuo)施。

（三）陣列電子封裝與(yu)系統(tong)集(ji)成技術

　　經過(guo)40多年的發展，LED電子封裝技術和結構先后經歷了(le)四個階段(duan)。

1、引腳(jiao)式（Lamp）LED電子封裝

         引腳式電(dian)(dian)子封(feng)裝(zhuang)(zhuang)就是常用的3－5mm電(dian)(dian)子封(feng)裝(zhuang)(zhuang)結構。一般(ban)用于電(dian)(dian)流較(jiao)(jiao)小(xiao)（20－30mA），功率較(jiao)(jiao)低（小(xiao)于0.1W）的LED電(dian)(dian)子封(feng)裝(zhuang)(zhuang)。主要用于儀表顯示(shi)或指示(shi)，大(da)規模集成時也可作為顯示(shi)屏。其缺點(dian)在于電(dian)(dian)子封(feng)裝(zhuang)(zhuang)熱阻較(jiao)(jiao)大(da)（一般(ban)高于100K/W），壽命較(jiao)(jiao)短。

2、表(biao)面組(zu)裝（貼片）式（SMT－LED）電子封裝

　　表(biao)面組裝(zhuang)技術(shu)（SMT）是(shi)一(yi)(yi)種可以直接(jie)(jie)將電(dian)子封(feng)(feng)裝(zhuang)好的(de)器(qi)件貼(tie)、焊(han)到PCB表(biao)面指定位置上的(de)一(yi)(yi)種電(dian)子封(feng)(feng)裝(zhuang)技術(shu)。具體而言，就是(shi)用特定的(de)工具或設備將芯片引(yin)腳對準預(yu)先(xian)涂覆了粘接(jie)(jie)劑和(he)焊(han)膏的(de)焊(han)盤圖形(xing)上，然后直接(jie)(jie)貼(tie)裝(zhuang)到未鉆安裝(zhuang)孔的(de)PCB 表(biao)面上，經(jing)過波峰焊(han)或再流(liu)焊(han)后，使器(qi)件和(he)電(dian)路之間建立可靠的(de)機械和(he)電(dian)氣連接(jie)(jie)。SMT技術(shu)具有可靠性(xing)高(gao)、高(gao)頻特性(xing)好、易于(yu)實現自(zi)動化等優點，是(shi)電(dian)子行業最流(liu)行的(de)一(yi)(yi)種電(dian)子封(feng)(feng)裝(zhuang)技術(shu)和(he)工藝。

3、板(ban)上芯片直裝(zhuang)式（COB）LED電(dian)子(zi)封裝(zhuang)

        COB是(shi)Chip On Board（板(ban)上(shang)芯(xin)(xin)片(pian)直裝(zhuang)）的(de)(de)英文縮寫(xie)，是(shi)一種(zhong)通過粘膠劑或焊(han)料(liao)(liao)將(jiang)LED芯(xin)(xin)片(pian)直接粘貼到(dao)PCB板(ban)上(shang)，再通過引(yin)線鍵(jian)合實現(xian)芯(xin)(xin)片(pian)與(yu)PCB板(ban)間電(dian)互連(lian)的(de)(de)電(dian)子封裝(zhuang)技術。PCB板(ban)可(ke)(ke)以是(shi)低(di)成本的(de)(de)FR－4材料(liao)(liao)（玻璃(li)纖維增強的(de)(de)環氧樹脂），也可(ke)(ke)以是(shi)高(gao)熱導的(de)(de)金屬基(ji)或陶瓷基(ji)復(fu)合材料(liao)(liao)（如鋁(lv)基(ji)板(ban)或覆銅陶瓷基(ji)板(ban)等）。而引(yin)線鍵(jian)合可(ke)(ke)采用(yong)高(gao)溫下(xia)的(de)(de)熱超聲鍵(jian)合（金絲(si)球焊(han)）和常溫下(xia)的(de)(de)超聲波鍵(jian)合（鋁(lv)劈刀焊(han)接）。COB技術主要用(yong)于(yu)大(da)功率多(duo)芯(xin)(xin)片(pian)陣列的(de)(de)LED電(dian)子封裝(zhuang)，同SMT相比，不僅大(da)大(da)提高(gao)了(le)電(dian)子封裝(zhuang)功率密(mi)度，而且(qie)降(jiang)低(di)了(le)電(dian)子封裝(zhuang)熱阻（一般為6-12W/m.K）。

4、系統電子(zi)(zi)封裝(zhuang)式（SiP）LED電子(zi)(zi)封裝(zhuang)

        SiP（System in Package）是近(jin)幾年來為適應整(zheng)(zheng)機的(de)(de)便攜(xie)式(shi)發(fa)展和(he)系統小型化的(de)(de)要(yao)求，在系統芯片System on Chip（SOC）基礎(chu)上發(fa)展起(qi)來的(de)(de)一(yi)(yi)種新(xin)型電(dian)(dian)(dian)(dian)子封(feng)裝(zhuang)(zhuang)集(ji)成方式(shi)。對SiP－LED而言，不僅可(ke)以(yi)在一(yi)(yi)個(ge)電(dian)(dian)(dian)(dian)子封(feng)裝(zhuang)(zhuang)內組(zu)裝(zhuang)(zhuang)多個(ge)發(fa)光芯片，還(huan)可(ke)以(yi)將各種不同類型的(de)(de)器件（如電(dian)(dian)(dian)(dian)源、控(kong)制電(dian)(dian)(dian)(dian)路、光學微(wei)結構、傳感器等）集(ji)成在一(yi)(yi)起(qi)，構建(jian)成一(yi)(yi)個(ge)更為復雜的(de)(de)、完整(zheng)(zheng)的(de)(de)系統。同其他(ta)電(dian)(dian)(dian)(dian)子封(feng)裝(zhuang)(zhuang)結構相(xiang)比，SiP具有工藝兼容(rong)性好（可(ke)利用已有的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)子電(dian)(dian)(dian)(dian)子封(feng)裝(zhuang)(zhuang)材料(liao)和(he)工藝），集(ji)成度(du)高，成本低，可(ke)提供更多新(xin)功能，易于(yu)分塊測試，開(kai)發(fa)周(zhou)期短等優點。

（四）電子封裝大(da)生產技術

　　晶片(pian)鍵(jian)合（Wafer bonding）技術是(shi)指(zhi)芯片(pian)結(jie)構和電(dian)路的(de)(de)(de)(de)制作、電(dian)子(zi)封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)都在(zai)晶片(pian)（Wafer）上進(jin)(jin)(jin)行(xing)，電(dian)子(zi)封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)完成(cheng)后(hou)再進(jin)(jin)(jin)行(xing)切割(ge)，形(xing)(xing)成(cheng)單(dan)個的(de)(de)(de)(de)芯片(pian)（Chip）；與之相對應的(de)(de)(de)(de)芯片(pian)鍵(jian)合（Die bonding）是(shi)指(zhi)芯片(pian)結(jie)構和電(dian)路在(zai)晶片(pian)上完成(cheng)后(hou)，即進(jin)(jin)(jin)行(xing)切割(ge)形(xing)(xing)成(cheng)芯片(pian)（Die），然后(hou)對單(dan)個芯片(pian)進(jin)(jin)(jin)行(xing)電(dian)子(zi)封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)（類似(si)現在(zai)的(de)(de)(de)(de)電(dian)子(zi)封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)工(gong)藝）。很明(ming)顯，晶片(pian)鍵(jian)合電(dian)子(zi)封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)的(de)(de)(de)(de)效率和質量更高。由(you)于電(dian)子(zi)封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)費用(yong)在(zai)大功率LED器(qi)件(jian)制造(zao)成(cheng)本(ben)中占(zhan)了很大比(bi)例(li)，因此，改變現有(you)的(de)(de)(de)(de)電(dian)子(zi)封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)形(xing)(xing)式（從(cong)芯片(pian)鍵(jian)合到晶片(pian)鍵(jian)合），將大大降低電(dian)子(zi)封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)制造(zao)成(cheng)本(ben)。此外，晶片(pian)鍵(jian)合電(dian)子(zi)封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)還可(ke)以(yi)提(ti)高器(qi)件(jian)生產的(de)(de)(de)(de)潔凈度(du)，防止鍵(jian)合前的(de)(de)(de)(de)劃片(pian)、分片(pian)工(gong)藝對器(qi)件(jian)結(jie)構的(de)(de)(de)(de)破壞，提(ti)高電(dian)子(zi)封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)成(cheng)品率和可(ke)靠性，因而是(shi)一種(zhong)降低電(dian)子(zi)封(feng)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)成(cheng)本(ben)的(de)(de)(de)(de)有(you)效手(shou)段。

　　此外，對于電子封(feng)裝，必須在芯片設計和電子封(feng)裝設計過程(cheng)中，盡(jin)可能(neng)(neng)采用工(gong)藝較少的電子封(feng)裝形式（Package-less Packaging），同時簡(jian)化電子封(feng)裝結構，盡(jin)可能(neng)(neng)減少熱學和光學界面數，以降(jiang)低電子封(feng)裝熱阻，提高出光效率。

（五）電子封裝可靠性測(ce)試與評(ping)估

        器(qi)件的(de)失(shi)效(xiao)(xiao)模式主要包括電失(shi)效(xiao)(xiao)（如(ru)短路或(huo)斷(duan)路）、光失(shi)效(xiao)(xiao)（如(ru)高(gao)溫導致的(de)灌封(feng)膠黃化、光學性能劣化等(deng)）和機械失(shi)效(xiao)(xiao)（如(ru)引線斷(duan)裂(lie)，脫(tuo)焊等(deng)），而(er)這些(xie)因(yin)素(su)都(dou)與電子封(feng)裝結構和工藝有關(guan)。大功(gong)率LED的(de)使用(yong)(yong)壽(shou)命(ming)以(yi)平均失(shi)效(xiao)(xiao)時間(jian)（MTTF）來定義(yi)，對(dui)于(yu)照明用(yong)(yong)途，一般(ban)指的(de)輸出光通(tong)量衰減(jian)為初(chu)始的(de)70％（對(dui)顯示用(yong)(yong)途一般(ban)定義(yi)為初(chu)始值的(de)50％）的(de)使用(yong)(yong)時間(jian)。由于(yu)LED壽(shou)命(ming)長(chang)，通(tong)常采取(qu)加速環(huan)(huan)境試驗的(de)方法(fa)進行(xing)可(ke)靠性測試與評估。測試內(nei)容(rong)主要包括高(gao)溫儲(chu)存（100℃，1000h）、低溫儲(chu)存（－55℃，1000h）、高(gao)溫高(gao)濕（85℃/85％，1000h）、高(gao)低溫循環(huan)(huan)（85℃～－55℃）、熱(re)沖擊、耐腐蝕性、抗溶性、機械沖擊等(deng)。然(ran)而(er)，加速環(huan)(huan)境試驗只(zhi)是問題(ti)的(de)一個方面(mian)，對(dui)壽(shou)命(ming)的(de)預測機理和方法(fa)的(de)研(yan)究仍是有待研(yan)究的(de)難題(ti)。

結束語

　　電子封(feng)(feng)(feng)裝是一個涉(she)及到多(duo)學(xue)科（如(ru)光(guang)學(xue)、熱(re)(re)學(xue)、機械、電學(xue)、力學(xue)、材(cai)(cai)料(liao)、半導體等(deng)）的(de)研究課題(ti)。從某種(zhong)角(jiao)度而(er)言，電子封(feng)(feng)(feng)裝不僅是一門(men)制(zhi)造技術，而(er)且也是一門(men)基礎科學(xue)，良好的(de)電子封(feng)(feng)(feng)裝需要(yao)對熱(re)(re)學(xue)、光(guang)學(xue)、材(cai)(cai)料(liao)和工藝(yi)力學(xue)等(deng)物理本質的(de)理解和應(ying)用(yong)。LED電子封(feng)(feng)(feng)裝設(she)計應(ying)與芯片設(she)計同時進行，并且需要(yao)對光(guang)、熱(re)(re)、電、結構等(deng)性能統一考慮(lv)。在電子封(feng)(feng)(feng)裝過程中，雖然材(cai)(cai)料(liao)（散熱(re)(re)基板、熒光(guang)粉、灌封(feng)(feng)(feng)膠）選擇(ze)很重要(yao)，但電子封(feng)(feng)(feng)裝結構（如(ru)熱(re)(re)學(xue)界面、光(guang)學(xue)界面）對光(guang)效(xiao)和可靠(kao)性影響也很大，白光(guang)電子封(feng)(feng)(feng)裝必須采用(yong)新材(cai)(cai)料(liao)，新工藝(yi)，新思路。對于燈具(ju)而(er)言，更是需要(yao)將光(guang)源、散熱(re)(re)、供電和燈具(ju)等(deng)集成考慮(lv)。