大(da)功率LED封裝由于結構和工藝復(fu)雜，并直接影(ying)響到LED的使用性能和壽命，一直是(shi)(shi)近年來的研(yan)究熱(re)點，特(te)別(bie)是(shi)(shi)大(da)功率白(bai)光LED封裝更是(shi)(shi)研(yan)究熱(re)點中的熱(re)點。

       LED封裝的(de)功能主要包括：1、機械(xie)保護，以提(ti)高可靠(kao)性;2、加強散熱(re)，以降(jiang)低晶片結溫，提(ti)高LED性能;3、光學控制，提(ti)高出(chu)光效率(lv)，優化(hua)光束(shu)分布(bu);4、供電(dian)管(guan)理，包括交流/直流轉變，以及電(dian)源控制等。

       LED封(feng)裝(zhuang)方法、材料(liao)、結構和(he)工(gong)藝的(de)選(xuan)擇主要(yao)由(you)晶(jing)(jing)片(pian)(pian)結構、光電/機械特性、具體應用和(he)成本等因素決定。經(jing)過40多年(nian)的(de)發(fa)展，LED封(feng)裝(zhuang)先后經(jing)歷了(le)支架式(Lamp LED)、貼片(pian)(pian)式(SMD LED)、功(gong)率型LED(Power LED)等發(fa)展階(jie)段。隨著晶(jing)(jing)片(pian)(pian)功(gong)率的(de)增大，特別是固(gu)態照(zhao)明技術發(fa)展的(de)需(xu)求，對LED封(feng)裝(zhuang)的(de)光學(xue)、熱學(xue)、電學(xue)和(he)機械結構等提出了(le)新的(de)、更高的(de)要(yao)求。為(wei)了(le)有效地降低(di)封(feng)裝(zhuang)熱阻，提高出光效率，必須(xu)采用全新的(de)技術思路來(lai)進行封(feng)裝(zhuang)設計。

大功率LED封裝關鍵技術

       大功(gong)率LED封(feng)(feng)裝主要涉及(ji)(ji)光、熱、電、結(jie)(jie)構(gou)與(yu)工(gong)(gong)藝等(deng)方面。這些因素彼此既相互獨(du)立，又相互影響。其(qi)中，光是(shi)LED封(feng)(feng)裝的目的，熱是(shi)關鍵，電、結(jie)(jie)構(gou)與(yu)工(gong)(gong)藝是(shi)手段，而(er)性能(neng)是(shi)封(feng)(feng)裝水平的具體(ti)(ti)體(ti)(ti)現(xian)。從工(gong)(gong)藝相容性及(ji)(ji)降低生產(chan)成本而(er)言(yan)，LED封(feng)(feng)裝設計應(ying)與(yu)晶片設計同時(shi)進行，即晶片設計時(shi)就應(ying)該考慮到封(feng)(feng)裝結(jie)(jie)構(gou)和(he)(he)工(gong)(gong)藝。否(fou)則，等(deng)晶片制造完成后(hou)，可(ke)能(neng)由于封(feng)(feng)裝的需要對晶片結(jie)(jie)構(gou)進行調整(zheng)，從而(er)延長了產(chan)品(pin)研發(fa)周期和(he)(he)工(gong)(gong)藝成本，有時(shi)甚至(zhi)不(bu)可(ke)能(neng)。

低熱阻封裝工藝

       對于現有的(de)LED光效(xiao)水平而言，由于輸入(ru)電能的(de)80%左(zuo)右轉變成為熱量，且LED晶片(pian)面積(ji)小，因(yin)此，晶片(pian)散熱是LED封裝必(bi)須解決(jue)的(de)關鍵問(wen)題(ti)。主要包括(kuo)晶片(pian)布置(zhi)、封裝材(cai)料選擇(基(ji)板材(cai)料、熱介面材(cai)料)與工藝、熱沉設計等。

       LED封裝(zhuang)熱(re)(re)(re)阻主要包(bao)括材(cai)(cai)料(liao)(liao)(散熱(re)(re)(re)基(ji)(ji)(ji)板(ban)和熱(re)(re)(re)沉結(jie)(jie)構)內部(bu)熱(re)(re)(re)阻和介面(mian)熱(re)(re)(re)阻。散熱(re)(re)(re)基(ji)(ji)(ji)板(ban)的(de)(de)(de)作用(yong)就(jiu)是吸引晶(jing)片(pian)產生的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)量，并傳(chuan)導(dao)(dao)(dao)到熱(re)(re)(re)沉上(shang)，實現與外界的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)交(jiao)換。常用(yong)的(de)(de)(de)散熱(re)(re)(re)基(ji)(ji)(ji)板(ban)材(cai)(cai)料(liao)(liao)包(bao)括矽(xi)(xi)、金(jin)屬(如(ru)鋁，銅)、陶(tao)瓷(ci)(如(ru)Al2O3，AIN，Sic)和復合材(cai)(cai)料(liao)(liao)等。如(ru)Nichia公(gong)司(si)的(de)(de)(de)第三代(dai)LED采用(yong)CuW做襯(chen)底(di)，將(jiang) 1mm晶(jing)片(pian)倒裝(zhuang)在(zai)CuW襯(chen)底(di)上(shang)，降(jiang)低(di)(di)了(le)封裝(zhuang)熱(re)(re)(re)阻，提高(gao)了(le)發光功率(lv)和效(xiao)率(lv);Lamina Ceramics公(gong)司(si)則研制(zhi)(zhi)(zhi)了(le)低(di)(di)溫共(gong)(gong)燒陶(tao)瓷(ci)金(jin)屬基(ji)(ji)(ji)板(ban)，并開發了(le)相應(ying)的(de)(de)(de)LED封裝(zhuang)技術。該技術首先制(zhi)(zhi)(zhi)備出(chu)適于共(gong)(gong)晶(jing)焊的(de)(de)(de)大(da)功率(lv)LED晶(jing)片(pian)和相應(ying)的(de)(de)(de)陶(tao)瓷(ci)基(ji)(ji)(ji)板(ban)，然(ran)后將(jiang)LED晶(jing)片(pian)與基(ji)(ji)(ji)板(ban)直接焊接在(zai)一起。由于該基(ji)(ji)(ji)板(ban)上(shang)集成(cheng)了(le)共(gong)(gong)晶(jing)焊層、靜電(dian)(dian)(dian)保護(hu)電(dian)(dian)(dian)路(lu)、驅動電(dian)(dian)(dian)路(lu)及控制(zhi)(zhi)(zhi)補償電(dian)(dian)(dian)路(lu)，不僅結(jie)(jie)構簡(jian)單，而且由于材(cai)(cai)料(liao)(liao)熱(re)(re)(re)導(dao)(dao)(dao)率(lv)高(gao)，熱(re)(re)(re)介面(mian)少，大(da)大(da)提高(gao)了(le)散熱(re)(re)(re)性能，為大(da)功率(lv)LED陣列封裝(zhuang)提出(chu)了(le)解決方(fang)案。德國(guo)Curmilk公(gong)司(si)研制(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)高(gao)導(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)(re)性覆(fu)銅陶(tao)瓷(ci)板(ban)，由陶(tao)瓷(ci)基(ji)(ji)(ji)板(ban)(AIN和 Al2O3)和導(dao)(dao)(dao)電(dian)(dian)(dian)層(Cu)在(zai)高(gao)溫高(gao)壓下燒結(jie)(jie)而成(cheng)，沒有使用(yong)黏(nian)結(jie)(jie)劑(ji)，因此導(dao)(dao)(dao)熱(re)(re)(re)性能好、強(qiang)度高(gao)、絕緣(yuan)性強(qiang)。其中氮化鋁(AIN)的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)導(dao)(dao)(dao)率(lv)為 160W/mk，熱(re)(re)(re)膨脹(zhang)系數為4.0×10-6/℃(與矽(xi)(xi)的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)膨脹(zhang)系數3.2×10-6/℃相當)，從(cong)而降(jiang)低(di)(di)了(le)封裝(zhuang)熱(re)(re)(re)應(ying)力。

       研究表明，封裝(zhuang)(zhuang)介(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)對熱(re)(re)(re)(re)阻(zu)影(ying)響也很大，如果(guo)不(bu)能正(zheng)確處理(li)介(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)，就(jiu)難以獲得良好(hao)的散(san)熱(re)(re)(re)(re)效果(guo)。例如，室溫(wen)下接觸良好(hao)的介(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)在高溫(wen)下可(ke)能存在介(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)間(jian)(jian)隙，基板的翹曲也可(ke)能會影(ying)響鍵(jian)合和局部的散(san)熱(re)(re)(re)(re)。改(gai)善LED封裝(zhuang)(zhuang)的關鍵(jian)在于減少介(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)和介(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)接觸熱(re)(re)(re)(re)阻(zu)，增強散(san)熱(re)(re)(re)(re)。因此，晶片和散(san)熱(re)(re)(re)(re)基板間(jian)(jian)的熱(re)(re)(re)(re)介(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)材料(TIM)選擇(ze)十(shi)分重要。LED封裝(zhuang)(zhuang)常用(yong)的TIM為(wei)導(dao)電膠和導(dao)熱(re)(re)(re)(re)膠，由于熱(re)(re)(re)(re)導(dao)率較(jiao)低(di)，一般為(wei)0.5-2.5W/mK，致使介(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)熱(re)(re)(re)(re)阻(zu)很高。而采用(yong)低(di)溫(wen)和共晶焊(han)料、焊(han)膏或者內摻納(na)米顆粒的導(dao)電膠作為(wei)熱(re)(re)(re)(re)介(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)材料，可(ke)大大降低(di)介(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)熱(re)(re)(re)(re)阻(zu)。

高取光率封裝結構與工藝

       在(zai)LED使用(yong)過(guo)程中，輻射(she)(she)(she)復合(he)產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)光(guang)子(zi)在(zai)向外(wai)(wai)發射(she)(she)(she)時產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)損(sun)(sun)失，主(zhu)要包(bao)括(kuo)三(san)個方(fang)面：晶(jing)(jing)片(pian)內(nei)(nei)部(bu)結(jie)構缺陷以及(ji)材料的(de)(de)(de)(de)吸收;光(guang)子(zi)在(zai)出射(she)(she)(she)界面由(you)于(yu)(yu)(yu)折射(she)(she)(she)率(lv)差引起(qi)的(de)(de)(de)(de)反射(she)(she)(she)損(sun)(sun)失;以及(ji)由(you)于(yu)(yu)(yu)入射(she)(she)(she)角大(da)(da)于(yu)(yu)(yu)全反射(she)(she)(she)臨界角而引起(qi)的(de)(de)(de)(de)全反射(she)(she)(she)損(sun)(sun)失。因此，很(hen)多光(guang)線無法從晶(jing)(jing)片(pian)中出射(she)(she)(she)到(dao)(dao)外(wai)(wai)部(bu)。通(tong)過(guo)在(zai)晶(jing)(jing)片(pian)表面涂(tu)覆一層折射(she)(she)(she)率(lv)相對較高(gao)(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)透(tou)明膠(jiao)(jiao)(jiao)層(灌封(feng)膠(jiao)(jiao)(jiao))，由(you)于(yu)(yu)(yu)該膠(jiao)(jiao)(jiao)層處(chu)于(yu)(yu)(yu)晶(jing)(jing)片(pian)和(he)空氣之(zhi)間(jian)，從而有(you)效(xiao)減少(shao)了光(guang)子(zi)在(zai)介面的(de)(de)(de)(de)損(sun)(sun)失，提高(gao)(gao)(gao)(gao)了取光(guang)效(xiao)率(lv)。此外(wai)(wai)，灌封(feng)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)作用(yong)還包(bao)括(kuo)對晶(jing)(jing)片(pian)進行機械保護(hu)，應力(li)釋放，并作為一種光(guang)導(dao)結(jie)構。因此，要求其(qi)透(tou)光(guang)率(lv)高(gao)(gao)(gao)(gao)，折射(she)(she)(she)率(lv)高(gao)(gao)(gao)(gao)，熱(re)穩定性(xing)(xing)好(hao)，流(liu)動性(xing)(xing)好(hao)，易于(yu)(yu)(yu)噴涂(tu)。為提高(gao)(gao)(gao)(gao)LED封(feng)裝的(de)(de)(de)(de)可靠性(xing)(xing)，還要求灌封(feng)膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)低吸濕(shi)性(xing)(xing)、低應力(li)、耐(nai)老化等特性(xing)(xing)。目前常用(yong)的(de)(de)(de)(de)灌封(feng)膠(jiao)(jiao)(jiao)包(bao)括(kuo)環(huan)氧樹(shu)脂和(he)矽(xi)(xi)膠(jiao)(jiao)(jiao)。矽(xi)(xi)膠(jiao)(jiao)(jiao)由(you)于(yu)(yu)(yu)具有(you)透(tou)光(guang)率(lv)高(gao)(gao)(gao)(gao)，折射(she)(she)(she)率(lv)大(da)(da)，熱(re)穩定性(xing)(xing)好(hao)，應力(li)小，吸濕(shi)性(xing)(xing)低等特點，明顯優于(yu)(yu)(yu)環(huan)氧樹(shu)脂，在(zai)大(da)(da)功率(lv)LED封(feng)裝中得到(dao)(dao)廣泛應用(yong)，但成本較高(gao)(gao)(gao)(gao)。研究表明，提高(gao)(gao)(gao)(gao)矽(xi)(xi)膠(jiao)(jiao)(jiao)折射(she)(she)(she)率(lv)可有(you)效(xiao)減少(shao)折射(she)(she)(she)率(lv)物(wu)理屏(ping)障(zhang)帶來的(de)(de)(de)(de)光(guang)子(zi)損(sun)(sun)失，提高(gao)(gao)(gao)(gao)外(wai)(wai)量子(zi)效(xiao)率(lv)，但矽(xi)(xi)膠(jiao)(jiao)(jiao)性(xing)(xing)能受環(huan)境溫(wen)度(du)影響較大(da)(da)。隨著溫(wen)度(du)升(sheng)高(gao)(gao)(gao)(gao)，矽(xi)(xi)膠(jiao)(jiao)(jiao)內(nei)(nei)部(bu)的(de)(de)(de)(de)熱(re)應力(li)加大(da)(da)，導(dao)致矽(xi)(xi)膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)折射(she)(she)(she)率(lv)降低，從而影響LED光(guang)效(xiao)和(he)光(guang)強分布(bu)。

       螢(ying)(ying)光(guang)(guang)(guang)(guang)粉(fen)(fen)的作用在(zai)(zai)(zai)于(yu)(yu)(yu)光(guang)(guang)(guang)(guang)色(se)復合，形(xing)成白光(guang)(guang)(guang)(guang)。其(qi)特性(xing)主(zhu)要包括粒(li)度、形(xing)狀(zhuang)、發(fa)光(guang)(guang)(guang)(guang)效(xiao)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)、轉換效(xiao)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)、穩(wen)定性(xing)(熱(re)和(he)(he)化學)等，其(qi)中，發(fa)光(guang)(guang)(guang)(guang)效(xiao)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)和(he)(he)轉換效(xiao)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)是(shi)(shi)關鍵。研究表明，隨著溫度上(shang)(shang)升，螢(ying)(ying)光(guang)(guang)(guang)(guang)粉(fen)(fen)量(liang)子效(xiao)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)降(jiang)(jiang)低(di)，出光(guang)(guang)(guang)(guang)減少，輻射(she)(she)(she)波長也會發(fa)生變化，從(cong)而(er)(er)引起(qi)白光(guang)(guang)(guang)(guang)LED色(se)溫、色(se)度的變化，較高(gao)的溫度還會加速螢(ying)(ying)光(guang)(guang)(guang)(guang)粉(fen)(fen)的老(lao)(lao)化。原因(yin)在(zai)(zai)(zai)于(yu)(yu)(yu)螢(ying)(ying)光(guang)(guang)(guang)(guang)粉(fen)(fen)涂層是(shi)(shi)由環(huan)氧(yang)或(huo)矽膠(jiao)與螢(ying)(ying)光(guang)(guang)(guang)(guang)粉(fen)(fen)調配(pei)而(er)(er)成，散(san)熱(re)性(xing)能(neng)較差(cha)，當受到紫(zi)光(guang)(guang)(guang)(guang)或(huo)紫(zi)外光(guang)(guang)(guang)(guang)的輻射(she)(she)(she)時，易(yi)發(fa)生溫度猝滅(mie)和(he)(he)老(lao)(lao)化，使發(fa)光(guang)(guang)(guang)(guang)效(xiao)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)降(jiang)(jiang)低(di)。此外，高(gao)溫下灌封膠(jiao)和(he)(he)螢(ying)(ying)光(guang)(guang)(guang)(guang)粉(fen)(fen)的熱(re)穩(wen)定性(xing)也存在(zai)(zai)(zai)問題。由于(yu)(yu)(yu)常用螢(ying)(ying)光(guang)(guang)(guang)(guang)粉(fen)(fen)尺寸(cun)在(zai)(zai)(zai)1μm以(yi)上(shang)(shang)，折(zhe)射(she)(she)(she)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)大于(yu)(yu)(yu)或(huo)等于(yu)(yu)(yu)1.85，而(er)(er)矽膠(jiao)折(zhe)射(she)(she)(she)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)一(yi)般在(zai)(zai)(zai)1.5左右。由于(yu)(yu)(yu)兩(liang)者間折(zhe)射(she)(she)(she)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)的不匹配(pei)，以(yi)及(ji)螢(ying)(ying)光(guang)(guang)(guang)(guang)粉(fen)(fen)顆(ke)粒(li)尺寸(cun)遠大于(yu)(yu)(yu)光(guang)(guang)(guang)(guang)散(san)射(she)(she)(she)極(ji)限(30nm)，因(yin)而(er)(er)在(zai)(zai)(zai)螢(ying)(ying)光(guang)(guang)(guang)(guang)粉(fen)(fen)顆(ke)粒(li)表面存在(zai)(zai)(zai)光(guang)(guang)(guang)(guang)散(san)射(she)(she)(she)，降(jiang)(jiang)低(di)了(le)出光(guang)(guang)(guang)(guang)效(xiao)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)。通過(guo)在(zai)(zai)(zai)矽膠(jiao)中摻入納米螢(ying)(ying)光(guang)(guang)(guang)(guang)粉(fen)(fen)，可使折(zhe)射(she)(she)(she)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)提高(gao)到1.8以(yi)上(shang)(shang)，降(jiang)(jiang)低(di)光(guang)(guang)(guang)(guang)散(san)射(she)(she)(she)，提高(gao)LED出光(guang)(guang)(guang)(guang)效(xiao)率(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)(10%-20%)，并能(neng)有效(xiao)改(gai)善光(guang)(guang)(guang)(guang)色(se)質量(liang)。

       傳統的(de)螢光(guang)粉涂(tu)敷方(fang)式是將(jiang)螢光(guang)粉與灌封膠混合(he)，然后點涂(tu)在(zai)晶片(pian)上。由于(yu)無法對螢光(guang)粉的(de)涂(tu)敷厚(hou)度和形(xing)(xing)狀進行精(jing)確控制，導致(zhi)出射(she)光(guang)色(se)彩不一致(zhi)，出現(xian)偏藍光(guang)或者偏黃光(guang)。而Lumileds公司開發(fa)的(de)保形(xing)(xing)涂(tu)層(Conformal coating)技術(shu)可實現(xian)螢光(guang)粉的(de)均勻涂(tu)覆，保障了光(guang)色(se)的(de)均勻性，如圖4b。但研(yan)究表明，當螢光(guang)粉直(zhi)接(jie)涂(tu)覆在(zai)晶片(pian)表面時(shi)，由于(yu)光(guang)散射(she)的(de)存在(zai)，出光(guang)效率較低。有鑒于(yu)此，美國Rensselaer研(yan)究所提(ti)(ti)出了一種光(guang)子散射(she)萃取(qu)工藝(yi)(Scattered Photon Extraction method, SPE)，通過在(zai)晶片(pian)表面布置(zhi)一個聚焦透鏡(jing)，并將(jiang)含螢光(guang)粉的(de)玻璃片(pian)置(zhi)于(yu)距晶片(pian)一定(ding)位(wei)置(zhi)，不僅提(ti)(ti)高了器件可靠(kao)性，而且(qie)大(da)大(da)提(ti)(ti)高了光(guang)效(60%)。

       總(zong)體而(er)言，為提高(gao)LED的(de)(de)出光(guang)(guang)(guang)效(xiao)率(lv)和(he)可靠性，封(feng)裝膠層有逐(zhu)漸被(bei)高(gao)折射率(lv)透明玻璃(li)或微晶玻璃(li)等(deng)取代的(de)(de)趨(qu)勢，通(tong)過將螢(ying)光(guang)(guang)(guang)粉(fen)內摻或外涂于玻璃(li)表面，不僅提高(gao)了螢(ying)光(guang)(guang)(guang)粉(fen)的(de)(de)均勻度，而(er)且提高(gao)了封(feng)裝效(xiao)率(lv)。此外，減少LED出光(guang)(guang)(guang)方向的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)學介面數，也是提高(gao)出光(guang)(guang)(guang)效(xiao)率(lv)的(de)(de)有效(xiao)措(cuo)施。

陣列封裝與系統集成技術

       經(jing)(jing)過40多年的發展，LED封裝(zhuang)技(ji)術和(he)結構先后(hou)經(jing)(jing)歷了四個階段。

1、引腳式(Lamp)LED封裝

       引腳式封(feng)(feng)裝就是(shi)常(chang)用的(de)(de)A3-5mm封(feng)(feng)裝結構。一般用于(yu)電流(liu)較(jiao)(jiao)小(20-30mA)，功率較(jiao)(jiao)低(di)(小于(yu)0.1W)的(de)(de)LED封(feng)(feng)裝。主要用于(yu)儀表顯(xian)示或指(zhi)示，大規模集(ji)成時(shi)也可作為顯(xian)示幕(mu)。其缺點在(zai)于(yu)封(feng)(feng)裝熱阻較(jiao)(jiao)大(一般高于(yu)100K/W)，壽命較(jiao)(jiao)短。

2、表面組裝(貼片)式(SMT-LED)封裝

   ;    表(biao)(biao)面(mian)組(zu)裝(zhuang)(zhuang)技術(SMT)是一(yi)種(zhong)可以(yi)直接(jie)(jie)將封裝(zhuang)(zhuang)好(hao)的(de)(de)器件貼、焊(han)(han)到PCB表(biao)(biao)面(mian)指定位置(zhi)上的(de)(de)一(yi)種(zhong)封裝(zhuang)(zhuang)技術。具體而言，就是用特(te)定的(de)(de)工具或設備(bei)將晶片引腳對準預先涂覆了粘(zhan)接(jie)(jie)劑和(he)焊(han)(han)膏的(de)(de)焊(han)(han)盤圖形上，然后(hou)直接(jie)(jie)貼裝(zhuang)(zhuang)到未(wei)鉆(zhan)安裝(zhuang)(zhuang)孔(kong)的(de)(de)PCB表(biao)(biao)面(mian)上，經(jing)過波峰焊(han)(han)或再流焊(han)(han)后(hou)，使器件和(he)電(dian)路之間建立可靠的(de)(de)機械和(he)電(dian)氣連接(jie)(jie)。SMT技術具有可靠性高、高頻特(te)性好(hao)、易(yi)于實現自動(dong)化等優點(dian)，是電(dian)子行業(ye)最流行的(de)(de)一(yi)種(zhong)封裝(zhuang)(zhuang)技術和(he)工藝。

3、板上晶片直裝式(COB)LED封裝

       COB是Chip On Board(板上晶(jing)片(pian)直裝)的(de)(de)(de)英文(wen)縮寫(xie)，是一種通(tong)過粘膠劑或焊(han)(han)料將LED晶(jing)片(pian)直接粘貼到PCB板上，再通(tong)過引線(xian)鍵合(he)(he)實現晶(jing)片(pian)與(yu)PCB板間電互連的(de)(de)(de)封裝技(ji)術。PCB板可(ke)以是低(di)成本的(de)(de)(de)FR-4材料(玻璃纖維增強的(de)(de)(de)環氧樹(shu)脂)，也可(ke)以是高(gao)熱(re)導的(de)(de)(de)金屬基或陶瓷(ci)基復合(he)(he)材料(如鋁基板或覆(fu)銅陶瓷(ci)基板等)。而引線(xian)鍵合(he)(he)可(ke)采用高(gao)溫下的(de)(de)(de)熱(re)超聲鍵合(he)(he)(金絲(si)球焊(han)(han))和常溫下的(de)(de)(de)超聲波鍵合(he)(he)(鋁劈刀焊(han)(han)接)。COB技(ji)術主要(yao)用于大功率多晶(jing)片(pian)陣(zhen)列的(de)(de)(de)LED封裝，同SMT相比，不(bu)僅大大提高(gao)了(le)封裝功率密度，而且降低(di)了(le)封裝熱(re)阻(一般為6-12W/m.K)。

4、系統封裝式(SiP)LED封裝

       SiP(System in Package)是近幾年來為(wei)適應(ying)整機的(de)(de)攜帶型(xing)(xing)發展和(he)小型(xing)(xing)化的(de)(de)要求，在(zai)系統晶(jing)(jing)片System on Chip (SOC)基礎上發展起(qi)來的(de)(de)一(yi)種新型(xing)(xing)封(feng)裝集成(cheng)方式。對SiP-LED而(er)言，不僅可(ke)(ke)以在(zai)一(yi)個封(feng)裝內組(zu)裝多個發光晶(jing)(jing)片，還可(ke)(ke)以將各種不同(tong)類型(xing)(xing)的(de)(de)器(qi)件(如電源、控制電路、光學微結構(gou)(gou)、感測(ce)器(qi)等)集成(cheng)在(zai)一(yi)起(qi)，構(gou)(gou)建成(cheng)一(yi)個更(geng)為(wei)復(fu)雜的(de)(de)、完整的(de)(de)系統。同(tong)其他封(feng)裝結構(gou)(gou)相比，SiP具有工藝(yi)相容性(xing)好(可(ke)(ke)利用已有的(de)(de)電子裝裝材料和(he)工藝(yi))，集成(cheng)度高(gao)，成(cheng)本低，可(ke)(ke)提(ti)供更(geng)多新功(gong)能，易于分塊測(ce)試，開發周期短等優點。按照技術(shu)類型(xing)(xing)不同(tong)，SiP可(ke)(ke)分為(wei)四種：晶(jing)(jing)片層疊(die)型(xing)(xing)、模組(zu)型(xing)(xing)、MCM型(xing)(xing)和(he)三(san)維(3D)封(feng)裝型(xing)(xing)。

       目前，高(gao)亮(liang)度(du)(du)(du)LED器件要代替白熾(chi)燈以及高(gao)壓汞燈，必須(xu)(xu)提(ti)高(gao)總的(de)(de)(de)光(guang)通(tong)量，或者說可(ke)以利用(yong)的(de)(de)(de)光(guang)通(tong)量。而光(guang)通(tong)量的(de)(de)(de)增加(jia)(jia)可(ke)以通(tong)過(guo)提(ti)高(gao)集(ji)成(cheng)度(du)(du)(du)、加(jia)(jia)大電(dian)(dian)流(liu)密(mi)(mi)度(du)(du)(du)、使用(yong)大尺寸晶片(pian)(pian)等措(cuo)施來實(shi)現(xian)。而這些都會增加(jia)(jia)LED的(de)(de)(de)功率密(mi)(mi)度(du)(du)(du)，如(ru)散(san)(san)熱(re)(re)(re)(re)(re)不良，將(jiang)導致(zhi)LED晶片(pian)(pian)的(de)(de)(de)結(jie)(jie)溫(wen)升高(gao)，從而直接(jie)影(ying)響LED器件的(de)(de)(de)性能(如(ru)發(fa)光(guang)效(xiao)率降(jiang)(jiang)低(di)、出(chu)射(she)光(guang)發(fa)生紅移(yi)，壽命降(jiang)(jiang)低(di)等)。多晶片(pian)(pian)陣列封裝(zhuang)是(shi)目前獲得高(gao)光(guang)通(tong)量的(de)(de)(de)一個最可(ke)行的(de)(de)(de)方案，但是(shi)LED陣列封裝(zhuang)的(de)(de)(de)密(mi)(mi)度(du)(du)(du)受(shou)限于價格、可(ke)用(yong)的(de)(de)(de)空(kong)間、電(dian)(dian)氣連接(jie)，特(te)別是(shi)散(san)(san)熱(re)(re)(re)(re)(re)等問題。由(you)于紫光(guang)晶片(pian)(pian)的(de)(de)(de)高(gao)密(mi)(mi)度(du)(du)(du)集(ji)成(cheng)，散(san)(san)熱(re)(re)(re)(re)(re)基板(ban)上的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)(du)很高(gao)，必須(xu)(xu)采用(yong)有效(xiao)的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)(re)沉(chen)(chen)結(jie)(jie)構(gou)(gou)和合適的(de)(de)(de)封裝(zhuang)工藝(yi)。常用(yong)的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)(re)(re)沉(chen)(chen)結(jie)(jie)構(gou)(gou)分為被(bei)動(dong)(dong)和主動(dong)(dong)散(san)(san)熱(re)(re)(re)(re)(re)。被(bei)動(dong)(dong)散(san)(san)熱(re)(re)(re)(re)(re)一般選用(yong)具有高(gao)肋化系數的(de)(de)(de)翅(chi)片(pian)(pian)，通(tong)過(guo)翅(chi)片(pian)(pian)和空(kong)氣間的(de)(de)(de)自然(ran)對(dui)(dui)流(liu)將(jiang)熱(re)(re)(re)(re)(re)量耗散(san)(san)到環(huan)境中。該方案結(jie)(jie)構(gou)(gou)簡單，可(ke)靠性高(gao)，但由(you)于自然(ran)對(dui)(dui)流(liu)換熱(re)(re)(re)(re)(re)系數較低(di)，只適合于功率密(mi)(mi)度(du)(du)(du)較低(di)，集(ji)成(cheng)度(du)(du)(du)不高(gao)的(de)(de)(de)情況(kuang)。對(dui)(dui)于大功率LED(封裝(zhuang))，則必須(xu)(xu)采用(yong)主動(dong)(dong)散(san)(san)熱(re)(re)(re)(re)(re)，如(ru)翅(chi)片(pian)(pian)+風扇、熱(re)(re)(re)(re)(re)管、液體強迫對(dui)(dui)流(liu)、微通(tong)道(dao)致(zhi)冷、相變致(zhi)冷等。

COB封裝技術與SMD封裝技術比較

       COB封(feng)裝(zhuang)在LED顯示屏(ping)應用領域已漸趨成熟，尤其在戶外小間(jian)距領域以(yi)(yi)其獨特的(de)(de)技術優勢異軍突(tu)起。特別是在最近(jin)兩年，隨著生(sheng)產技術以(yi)(yi)及生(sheng)產工藝的(de)(de)改進(jin)，COB封(feng)裝(zhuang)技術已經取(qu)得了質的(de)(de)突(tu)破，以(yi)(yi)前(qian)一(yi)些(xie)制約發展(zhan)的(de)(de)因(yin)素，也在技術創新的(de)(de)過程中迎刃而(er)解。

        那么，COB封裝(zhuang)技(ji)術(shu)優勢到底在哪里?它(ta)(ta)與傳統的SMD封裝(zhuang)又有(you)哪些不同(tong)?未來它(ta)(ta)會取(qu)代SMD成為LED顯示(shi)屏的主流嗎?

技術比較

        COB封裝(zhuang)是將(jiang)LED芯片(pian)直接用導電(dian)膠(jiao)(jiao)(jiao)和絕(jue)緣膠(jiao)(jiao)(jiao)固定(ding)在(zai)PCB板燈珠燈位的焊(han)盤上，然(ran)后進行(xing)LED芯片(pian)導通(tong)性能的焊(han)接，測試完好后，用環氧樹脂(zhi)膠(jiao)(jiao)(jiao)包封。

       SMD封(feng)裝是將LED芯(xin)片用(yong)導電膠(jiao)和絕(jue)緣膠(jiao)固定(ding)在燈珠支架的(de)焊盤(pan)上，然后采用(yong)和COB封(feng)裝相同的(de)導通性能焊接，性能測試后，用(yong)環氧樹脂膠(jiao)包封(feng)，再進行分光、切割和打編帶，運輸(shu)到屏廠等(deng)過程。

優劣勢比較

       SMD封(feng)(feng)裝廠能造(zao)出高質量的(de)燈(deng)珠是勿(wu)容置疑的(de)，只是生(sheng)產工藝(yi)過多，成本會(hui)相(xiang)對高些(xie)。還會(hui)增加(jia)從(cong)燈(deng)珠封(feng)(feng)裝廠到屏廠之(zhi)間的(de)運輸、物料(liao)倉儲(chu)和質量管控(kong)成本。

       而SMD認(ren)為COB封裝技術過(guo)于復雜，產品(pin)(pin)的(de)一次(ci)通過(guo)率沒(mei)有(you)單燈的(de)好控制，甚(shen)至是無法逾越的(de)障礙。失效點無法維修(xiu)，成(cheng)品(pin)(pin)率低。

        SMD封裝這種單燈(deng)珠單體化封裝技(ji)術(shu)已積累多年的實戰經驗，各家都(dou)有(you)(you)絕活，也有(you)(you)規模，技(ji)術(shu)成熟，實現起來相對(dui)容易。

       COB封裝是(shi)(shi)一項多燈珠集成化的(de)(de)全新(xin)封裝技術，實踐(jian)過程中在(zai)(zai)生產設備、生產工藝裝備、測試檢測手段等很多的(de)(de)技術經驗是(shi)(shi)在(zai)(zai)不斷的(de)(de)創新(xin)實踐(jian)中來積(ji)累和驗證，技術門檻高難度大(da)。目前(qian)面臨的(de)(de)最大(da)困難就是(shi)(shi)如何提(ti)高產品(pin)的(de)(de)一次(ci)通過率(lv)。COB封裝所面臨的(de)(de)是(shi)(shi)一座技術高峰，但它并非不可逾越，只(zhi)是(shi)(shi)實現起來相對困難。

       SMD封裝中使用(yong)的(de)四角(jiao)或六角(jiao)支架(jia)(jia)為(wei)后續的(de)生產環節帶來(lai)了技術困難和可(ke)靠性隱(yin)患。比如燈珠面過回流焊工藝需要(yao)解(jie)決數量龐大的(de)支架(jia)(jia)管腳焊接(jie)良(liang)率問題(ti)。如果SMD要(yao)應用(yong)到戶外(wai)，還(huan)要(yao)解(jie)決好支架(jia)(jia)管腳的(de)戶外(wai)防護良(liang)率問題(ti)。

        而(er)COB技(ji)術正是(shi)由于省(sheng)去了這個支(zhi)架，在后(hou)續的生產環(huan)節中幾乎不會(hui)再有(you)太(tai)大的技(ji)術困難和可靠性(xing)隱患。只面臨兩個技(ji)術丘陵：一(yi)個是(shi)如(ru)何保證IC驅動芯片面過回流(liu)焊(han)時(shi)燈(deng)珠(zhu)面不出(chu)現失效點，另一(yi)個就是(shi)如(ru)何解決模(mo)組墨(mo)色一(yi)致性(xing)問題。

綜合比較

COB封裝技術：

        從封(feng)裝開始，一(yi)(yi)直到顯示屏制造完成，COB封(feng)裝技(ji)術是整合了LED顯示屏產(chan)業(ye)鏈的中下游環(huan)(huan)節，所有(you)的生(sheng)產(chan)都是在一(yi)(yi)個(ge)工廠內(nei)完成。這(zhe)(zhe)種(zhong)生(sheng)產(chan)組(zu)織形(xing)式(shi)簡單、流程緊湊、生(sheng)產(chan)效(xiao)率更(geng)高、更(geng)加有(you)利(li)于全自(zi)動化生(sheng)產(chan)布局。這(zhe)(zhe)種(zhong)組(zu)織形(xing)式(shi)也更(geng)有(you)利(li)于產(chan)品(pin)全過程的質量管控。這(zhe)(zhe)種(zhong)組(zu)織形(xing)式(shi)還是一(yi)(yi)個(ge)有(you)機的整體(ti)，在產(chan)品(pin)研發階段就(jiu)要考慮各個(ge)生(sheng)產(chan)環(huan)(huan)節可(ke)能遇到的問題(ti)，綜合評估(gu)制定技(ji)術實(shi)施方案。這(zhe)(zhe)種(zhong)組(zu)織形(xing)式(shi)還可(ke)以更(geng)好地為(wei)終端客戶承(cheng)擔品(pin)質責任。

       COB封(feng)裝(zhuang)在(zai)LED顯示領域(yu)這(zhe)(zhe)種多燈(deng)珠(zhu)集成化的(de)封(feng)裝(zhuang)技術道(dao)路上只面臨一(yi)座技術高(gao)峰，它出現在(zai)燈(deng)珠(zhu)的(de)封(feng)裝(zhuang)環(huan)節。而且這(zhe)(zhe)種技術并非不可逾越，但也不是誰都能爬得(de)過(guo)去的(de)，是一(yi)種綜合(he)技術的(de)體現，需要無(wu)數次的(de)失敗和經驗教訓總結，需要多年(nian)的(de)技術積累和沉淀(dian)，需要堅定(ding)、踏實、不怕困難(nan)(nan)勇于創新的(de)工匠精神。一(yi)旦(dan)越過(guo)這(zhe)(zhe)項技術高(gao)峰，如同鯉魚跳(tiao)龍門， 山后(hou)的(de)路將(jiang)是一(yi)馬平川,在(zai)整個生產環(huan)節上再也沒有太大(da)的(de)技術難(nan)(nan)點。從紅色的(de)產品可靠性(xing)曲線(xian)可以看到，COB封(feng)裝(zhuang)一(yi)旦(dan)將(jiang)燈(deng)珠(zhu)封(feng)好，后(hou)續(xu)的(de)生產環(huan)節對其(qi)可靠性(xing)幾乎(hu)影響不大(da)，在(zai)客(ke)戶端應用一(yi)年(nian)以后(hou)，可靠性(xing)指標和封(feng)裝(zhuang)時相差無(wu)幾。

SMD封裝技術：

        在SMD顯示(shi)屏產(chan)業(ye)(ye)鏈中的(de)(de)封裝企(qi)(qi)業(ye)(ye)和(he)(he)顯示(shi)屏企(qi)(qi)業(ye)(ye)是兩(liang)類獨(du)立的(de)(de)企(qi)(qi)業(ye)(ye)，產(chan)業(ye)(ye)利潤(run)是由這兩(liang)類企(qi)(qi)業(ye)(ye)來分享的(de)(de)。蛋糕雖大，但(dan)企(qi)(qi)業(ye)(ye)多，競爭激(ji)烈，利潤(run)薄(bo)。這種生產(chan)組織形(xing)式(shi)復(fu)雜，會浪費掉一(yi)(yi)部分產(chan)業(ye)(ye)利潤(run)和(he)(he)效率，產(chan)品(pin)質量管控難(nan)(nan)度(du)相對大。由于封裝環(huan)節和(he)(he)顯示(shi)屏廠環(huan)節互相獨(du)立，針(zhen)對生產(chan)過程中的(de)(de)技術難(nan)(nan)關(guan)很(hen)難(nan)(nan)有效配合(he)，協同(tong)攻關(guan)。終端客(ke)戶使用產(chan)品(pin)一(yi)(yi)旦出現質量問題，涉及的(de)(de)環(huan)節多，追責(ze)難(nan)(nan)度(du)大。

        從整個(ge)(ge)生產過(guo)程中技(ji)(ji)術(shu)(shu)實施(shi)的難(nan)易程度(du)和對(dui)產品可(ke)(ke)靠性的影響(xiang)角度(du)來分(fen)析(xi)，下(xia)圖(tu)(tu)中曲線顏色(se)和意義同(tong)前圖(tu)(tu)。圖(tu)(tu)中可(ke)(ke)以(yi)看出SMD顯(xian)示屏(ping)封裝產業鏈上存在(zai)(zai)雙駝峰式(shi)的技(ji)(ji)術(shu)(shu)高(gao)峰, 這兩個(ge)(ge)技(ji)(ji)術(shu)(shu)難(nan)點都出現在(zai)(zai)屏(ping)廠環節，而封裝環節由(you)于技(ji)(ji)術(shu)(shu)成熟穩定(ding)(ding)，技(ji)(ji)術(shu)(shu)難(nan)度(du)相對(dui)來說不大。所以(yi)SMD顯(xian)示屏(ping)的技(ji)(ji)術(shu)(shu)難(nan)度(du)疊加在(zai)(zai)一(yi)起一(yi)定(ding)(ding)會超過(guo)COB封裝技(ji)(ji)術(shu)(shu)的難(nan)度(du)。