電子封裝主要涉及光、熱、電、結構與工藝等方面。這些因素彼此既相互獨立，又相互影響。其中，光是LED電子封裝的目的，熱是關鍵，電、結構與工藝是手段，而性能是電子封裝水平的具體體現。從工藝兼容性及降低生產成本而言，電子封裝設計應與芯片設計同時進行，即芯片設計時就應該考慮到電子封裝結構和工藝。否則，等芯片制造完成后，可能由于電子封裝的需要對芯片結構進行調整，從而延長了電子產品研發周期和工藝成本，有時甚至不可能。 

        具體而言，電子封裝的關鍵技術有下列幾個。

（一）低熱阻電子(zi)封裝(zhuang)工藝

 　　對于現有(you)的(de)(de)(de)光效水(shui)平而言(yan)，由(you)于輸(shu)入電(dian)能的(de)(de)(de)80％左右轉變成為熱(re)(re)量，且芯(xin)片面(mian)積小，因此，芯(xin)片散(san)熱(re)(re)是電(dian)子封(feng)(feng)裝必須解(jie)決的(de)(de)(de)關鍵問題。主要包(bao)括芯(xin)片布置、電(dian)子封(feng)(feng)裝材料(liao)選擇（基板材料(liao)、熱(re)(re)界面(mian)材料(liao)）與工藝、熱(re)(re)沉設計等。

　　電子封裝(zhuang)熱(re)阻主要包括(kuo)(kuo)材料(liao)（散(san)熱(re)基板和熱(re)沉(chen)結(jie)構）內部熱(re)阻和界(jie)面熱(re)阻。散(san)熱(re)基板的(de)作用就是吸收芯片產生的(de)熱(re)量，并傳(chuan)導到(dao)熱(re)沉(chen)上，實現與(yu)外界(jie)的(de)熱(re)交換。常(chang)用的(de)散(san)熱(re)基板材料(liao)包括(kuo)(kuo)硅、金(jin)屬（如(ru)鋁，銅）、陶瓷（如(ru)，AlN，SiC）和復合材料(liao)等。

　　研究表(biao)明(ming)，電子封裝界面(mian)(mian)(mian)(mian)對熱(re)阻影響也很大(da)，如果不能正確(que)處理界面(mian)(mian)(mian)(mian)，就難(nan)以獲得良好的散熱(re)效(xiao)果。因此(ci)，芯片和散熱(re)基板間的熱(re)界面(mian)(mian)(mian)(mian)材料（TIM）選擇十分(fen)重(zhong)要。采用低(di)溫或共晶焊(han)料、焊(han)膏(gao)或者內摻納米顆粒的導電膠作(zuo)為熱(re)界面(mian)(mian)(mian)(mian)材料，可大(da)大(da)降低(di)界面(mian)(mian)(mian)(mian)熱(re)阻。

（二）高取光率電子封裝(zhuang)結(jie)構與工藝

　　在(zai)使用過程中，輻射(she)(she)(she)復合產生的(de)光(guang)(guang)(guang)子(zi)在(zai)向外(wai)發射(she)(she)(she)時產生的(de)損(sun)失(shi)，主(zhu)要包括三個方面(mian)：芯(xin)(xin)片(pian)內部(bu)(bu)結構缺陷以及材(cai)料的(de)吸收；光(guang)(guang)(guang)子(zi)在(zai)出射(she)(she)(she)界面(mian)由于(yu)(yu)(yu)折射(she)(she)(she)率(lv)(lv)差引(yin)起的(de)反(fan)(fan)(fan)射(she)(she)(she)損(sun)失(shi)；以及由于(yu)(yu)(yu)入射(she)(she)(she)角(jiao)大于(yu)(yu)(yu)全反(fan)(fan)(fan)射(she)(she)(she)臨界角(jiao)而引(yin)起的(de)全反(fan)(fan)(fan)射(she)(she)(she)損(sun)失(shi)。因此，很多光(guang)(guang)(guang)線(xian)無(wu)法從芯(xin)(xin)片(pian)中出射(she)(she)(she)到外(wai)部(bu)(bu)。通過在(zai)芯(xin)(xin)片(pian)表面(mian)涂(tu)覆一(yi)層折射(she)(she)(she)率(lv)(lv)相對較(jiao)高的(de)透明膠(jiao)(jiao)(jiao)層(灌封膠(jiao)(jiao)(jiao))，由于(yu)(yu)(yu)該膠(jiao)(jiao)(jiao)層處于(yu)(yu)(yu)芯(xin)(xin)片(pian)和空氣之間(jian)，從而有(you)效(xiao)減少了光(guang)(guang)(guang)子(zi)在(zai)界面(mian)的(de)損(sun)失(shi)，提(ti)(ti)高了取光(guang)(guang)(guang)效(xiao)率(lv)(lv)。此外(wai)，灌封膠(jiao)(jiao)(jiao)的(de)作用還(huan)包括對芯(xin)(xin)片(pian)進行(xing)機械保護，應力釋放，并作為一(yi)種光(guang)(guang)(guang)導結構。因此，要求其(qi)透光(guang)(guang)(guang)率(lv)(lv)高，折射(she)(she)(she)率(lv)(lv)高，熱穩定(ding)性(xing)好，流(liu)動(dong)性(xing)好，易(yi)于(yu)(yu)(yu)噴(pen)涂(tu)。為提(ti)(ti)高電(dian)子(zi)封裝的(de)可靠性(xing)，還(huan)要求灌封膠(jiao)(jiao)(jiao)具有(you)低吸濕(shi)性(xing)、低應力、耐老化等(deng)特性(xing)。

       目(mu)前(qian)常(chang)用(yong)的(de)灌封(feng)膠(jiao)(jiao)包括(kuo)環(huan)氧樹脂和(he)硅(gui)(gui)膠(jiao)(jiao)。硅(gui)(gui)膠(jiao)(jiao)由于具有(you)透光(guang)率高(gao)，折(zhe)射(she)率大(da)，熱穩定性好，應(ying)力小，吸濕性低(di)等(deng)特點(dian)，明顯優于環(huan)氧樹脂，在電子封(feng)裝中得到(dao)廣泛應(ying)用(yong)，但成本較(jiao)高(gao)。研究(jiu)表明，提高(gao)硅(gui)(gui)膠(jiao)(jiao)折(zhe)射(she)率可有(you)效減少折(zhe)射(she)率物理屏障帶來的(de)光(guang)子損失，提高(gao)外量(liang)子效率，但硅(gui)(gui)膠(jiao)(jiao)性能受環(huan)境(jing)溫度影響較(jiao)大(da)。隨著溫度升高(gao)，硅(gui)(gui)膠(jiao)(jiao)內部的(de)熱應(ying)力加大(da)，導致硅(gui)(gui)膠(jiao)(jiao)的(de)折(zhe)射(she)率降低(di)，從而影響光(guang)效和(he)光(guang)強分布。

　　熒光(guang)粉的作用在(zai)于光(guang)色復合，形(xing)成白光(guang)。其(qi)特(te)性主(zhu)要(yao)包括(kuo)粒度(du)、形(xing)狀、發光(guang)效(xiao)率、轉(zhuan)換(huan)效(xiao)率、穩定性（熱和化(hua)學）等，其(qi)中，發光(guang)效(xiao)率和轉(zhuan)換(huan)效(xiao)率是關鍵。

　　總體而言(yan)，為提(ti)高的(de)出(chu)光效(xiao)率(lv)和可靠性，電子(zi)封裝(zhuang)膠層有(you)逐漸被(bei)高折射率(lv)透明玻璃(li)或微晶玻璃(li)等(deng)取代的(de)趨勢(shi)，通過(guo)將熒光粉(fen)內摻或外涂于(yu)玻璃(li)表面，不僅提(ti)高了(le)熒光粉(fen)的(de)均(jun)勻度，而且提(ti)高了(le)電子(zi)封裝(zhuang)效(xiao)率(lv)。此(ci)外，減(jian)少出(chu)光方向的(de)光學界面數，也是提(ti)高出(chu)光效(xiao)率(lv)的(de)有(you)效(xiao)措施。

（三）陣列電子封裝(zhuang)與系統集成技術

　　經(jing)過(guo)40多年(nian)的發展，LED電子封裝技(ji)術和結構先后(hou)經(jing)歷了四個階段。

1、引腳式（Lamp）LED電(dian)子(zi)封(feng)裝

　　引腳(jiao)式電子(zi)(zi)(zi)封(feng)裝就是常用的(de)3－5mm電子(zi)(zi)(zi)封(feng)裝結構。一般(ban)(ban)用于(yu)(yu)電流(liu)較小（20－30mA），功率較低（小于(yu)(yu)0.1W）的(de)LED電子(zi)(zi)(zi)封(feng)裝。主要用于(yu)(yu)儀表顯(xian)示(shi)或指(zhi)示(shi)，大規模(mo)集(ji)成時(shi)也可作為顯(xian)示(shi)屏。其缺點在(zai)于(yu)(yu)電子(zi)(zi)(zi)封(feng)裝熱阻較大（一般(ban)(ban)高于(yu)(yu)100K/W），壽命較短(duan)。

2、表面組(zu)裝（貼(tie)片）式（SMT－LED）電(dian)子封裝

　　表(biao)面(mian)組裝(zhuang)技(ji)術（SMT）是(shi)一(yi)種可以直接(jie)(jie)將(jiang)電子封裝(zhuang)好的(de)(de)器(qi)件貼(tie)、焊(han)到(dao)PCB表(biao)面(mian)指定位置上的(de)(de)一(yi)種電子封裝(zhuang)技(ji)術。具體而言，就是(shi)用特定的(de)(de)工具或設備將(jiang)芯片引腳對(dui)準預先涂(tu)覆了粘(zhan)接(jie)(jie)劑(ji)和(he)(he)(he)焊(han)膏的(de)(de)焊(han)盤圖形上，然后直接(jie)(jie)貼(tie)裝(zhuang)到(dao)未(wei)鉆(zhan)安裝(zhuang)孔的(de)(de)PCB 表(biao)面(mian)上，經過波峰焊(han)或再流焊(han)后，使器(qi)件和(he)(he)(he)電路之間建立可靠的(de)(de)機械和(he)(he)(he)電氣連接(jie)(jie)。SMT技(ji)術具有可靠性高、高頻特性好、易(yi)于(yu)實現自動(dong)化(hua)等優點，是(shi)電子行業最流行的(de)(de)一(yi)種電子封裝(zhuang)技(ji)術和(he)(he)(he)工藝。

3、板(ban)上芯片直裝式（COB）LED電子封裝

COB是(shi)Chip On Board（板(ban)(ban)(ban)上(shang)芯片(pian)(pian)直裝）的英文縮寫(xie)，是(shi)一種通過(guo)粘膠(jiao)劑(ji)或焊料將LED芯片(pian)(pian)直接粘貼(tie)到PCB板(ban)(ban)(ban)上(shang)，再通過(guo)引(yin)線鍵(jian)(jian)合(he)實(shi)現芯片(pian)(pian)與(yu)PCB板(ban)(ban)(ban)間電(dian)互連(lian)的電(dian)子封裝技術。PCB板(ban)(ban)(ban)可(ke)以(yi)(yi)是(shi)低(di)成本的FR－4材料（玻璃(li)纖維(wei)增強(qiang)的環氧樹(shu)脂），也(ye)可(ke)以(yi)(yi)是(shi)高(gao)熱(re)導的金屬(shu)基(ji)(ji)或陶瓷基(ji)(ji)復合(he)材料（如鋁基(ji)(ji)板(ban)(ban)(ban)或覆銅陶瓷基(ji)(ji)板(ban)(ban)(ban)等(deng)）。而引(yin)線鍵(jian)(jian)合(he)可(ke)采用高(gao)溫下(xia)(xia)的熱(re)超聲鍵(jian)(jian)合(he)（金絲(si)球焊）和常溫下(xia)(xia)的超聲波鍵(jian)(jian)合(he)（鋁劈刀焊接）。COB技術主要用于大功率多芯片(pian)(pian)陣(zhen)列的LED電(dian)子封裝，同SMT相比(bi)，不僅大大提(ti)高(gao)了(le)電(dian)子封裝功率密度(du)，而且降(jiang)低(di)了(le)電(dian)子封裝熱(re)阻（一般為6-12W/m.K）。

4、系統電子封裝(zhuang)式（SiP）LED電子封裝(zhuang)

SiP（System in Package）是(shi)近幾年來(lai)為適應(ying)整機(ji)的(de)(de)便攜式發(fa)展和(he)系統小(xiao)型(xing)化的(de)(de)要求，在系統芯(xin)片(pian)System on Chip（SOC）基(ji)礎上(shang)發(fa)展起來(lai)的(de)(de)一種(zhong)新型(xing)電(dian)(dian)子(zi)封裝集成(cheng)(cheng)方式。對SiP－LED而言，不僅可(ke)以在一個(ge)電(dian)(dian)子(zi)封裝內組裝多(duo)個(ge)發(fa)光芯(xin)片(pian)，還可(ke)以將各種(zhong)不同類型(xing)的(de)(de)器件（如電(dian)(dian)源(yuan)、控制電(dian)(dian)路、光學微結構、傳感器等）集成(cheng)(cheng)在一起，構建成(cheng)(cheng)一個(ge)更為復雜的(de)(de)、完整的(de)(de)系統。同其他電(dian)(dian)子(zi)封裝結構相比，SiP具有工藝兼容性好（可(ke)利用(yong)已(yi)有的(de)(de)電(dian)(dian)子(zi)電(dian)(dian)子(zi)封裝材料(liao)和(he)工藝），集成(cheng)(cheng)度(du)高(gao)，成(cheng)(cheng)本低，可(ke)提供更多(duo)新功能，易于分(fen)塊測(ce)試，開發(fa)周期短等優點(dian)。

（四）電子封裝大生產技(ji)術(shu)

　　晶(jing)片(pian)(pian)鍵(jian)合（Wafer bonding）技術是(shi)指芯(xin)(xin)片(pian)(pian)結構(gou)和(he)電(dian)(dian)路的(de)(de)(de)制作、電(dian)(dian)子(zi)(zi)封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)都在晶(jing)片(pian)(pian)（Wafer）上進(jin)行(xing)，電(dian)(dian)子(zi)(zi)封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)完成(cheng)(cheng)(cheng)后(hou)再進(jin)行(xing)切割，形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)單個(ge)的(de)(de)(de)芯(xin)(xin)片(pian)(pian)（Chip）；與(yu)之相對應的(de)(de)(de)芯(xin)(xin)片(pian)(pian)鍵(jian)合（Die bonding）是(shi)指芯(xin)(xin)片(pian)(pian)結構(gou)和(he)電(dian)(dian)路在晶(jing)片(pian)(pian)上完成(cheng)(cheng)(cheng)后(hou)，即進(jin)行(xing)切割形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)芯(xin)(xin)片(pian)(pian)（Die），然后(hou)對單個(ge)芯(xin)(xin)片(pian)(pian)進(jin)行(xing)電(dian)(dian)子(zi)(zi)封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)（類似現(xian)在的(de)(de)(de)電(dian)(dian)子(zi)(zi)封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)）。很明顯，晶(jing)片(pian)(pian)鍵(jian)合電(dian)(dian)子(zi)(zi)封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)的(de)(de)(de)效率(lv)(lv)和(he)質量(liang)更高。由于(yu)電(dian)(dian)子(zi)(zi)封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)費(fei)用(yong)在大(da)功率(lv)(lv)LED器件(jian)制造(zao)成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)中(zhong)占了(le)很大(da)比(bi)例，因此，改變現(xian)有(you)(you)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)子(zi)(zi)封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)形(xing)式（從芯(xin)(xin)片(pian)(pian)鍵(jian)合到晶(jing)片(pian)(pian)鍵(jian)合），將(jiang)大(da)大(da)降低電(dian)(dian)子(zi)(zi)封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)制造(zao)成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)。此外，晶(jing)片(pian)(pian)鍵(jian)合電(dian)(dian)子(zi)(zi)封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)還可以提高器件(jian)生(sheng)產的(de)(de)(de)潔凈度，防(fang)止鍵(jian)合前(qian)的(de)(de)(de)劃片(pian)(pian)、分片(pian)(pian)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)對器件(jian)結構(gou)的(de)(de)(de)破壞(huai)，提高電(dian)(dian)子(zi)(zi)封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)成(cheng)(cheng)(cheng)品率(lv)(lv)和(he)可靠(kao)性(xing)，因而是(shi)一種(zhong)降低電(dian)(dian)子(zi)(zi)封(feng)(feng)(feng)裝(zhuang)成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)的(de)(de)(de)有(you)(you)效手段。

　　此(ci)外，對于電子(zi)(zi)封裝(zhuang)，必須在芯片設(she)(she)計和(he)電子(zi)(zi)封裝(zhuang)設(she)(she)計過程中，盡可能(neng)采用工藝較少(shao)的電子(zi)(zi)封裝(zhuang)形式（Package-less Packaging），同時簡(jian)化電子(zi)(zi)封裝(zhuang)結構，盡可能(neng)減(jian)少(shao)熱學(xue)和(he)光學(xue)界(jie)面數，以降低電子(zi)(zi)封裝(zhuang)熱阻，提高出光效率(lv)。

（五）電子封裝可靠(kao)性測試(shi)與評估(gu)

　　器(qi)件的(de)失(shi)效模式主要包(bao)括(kuo)(kuo)電(dian)失(shi)效（如(ru)(ru)短路或斷(duan)路）、光(guang)失(shi)效（如(ru)(ru)高溫(wen)導致(zhi)的(de)灌(guan)封(feng)膠黃化(hua)、光(guang)學(xue)性(xing)能劣(lie)化(hua)等(deng)）和機(ji)械失(shi)效（如(ru)(ru)引線斷(duan)裂，脫(tuo)焊等(deng)），而(er)這(zhe)些因素都與(yu)電(dian)子封(feng)裝(zhuang)結構和工藝有關。大(da)功(gong)率LED的(de)使用壽命(ming)以平均失(shi)效時間（MTTF）來定義，對于照明用途，一(yi)般(ban)指的(de)輸出光(guang)通(tong)量衰減為初始(shi)的(de)70％（對顯示用途一(yi)般(ban)定義為初始(shi)值的(de)50％）的(de)使用時間。由于LED壽命(ming)長(chang)，通(tong)常(chang)采(cai)取加速(su)環(huan)(huan)境(jing)試驗(yan)的(de)方法進行可(ke)靠性(xing)測試與(yu)評估。測試內(nei)容主要包(bao)括(kuo)(kuo)高溫(wen)儲存（100℃，1000h）、低溫(wen)儲存（－55℃，1000h）、高溫(wen)高濕(shi)（85℃/85％，1000h）、高低溫(wen)循環(huan)(huan)（85℃～－55℃）、熱沖擊、耐腐蝕性(xing)、抗溶性(xing)、機(ji)械沖擊等(deng)。然而(er)，加速(su)環(huan)(huan)境(jing)試驗(yan)只是問題(ti)的(de)一(yi)個方面(mian)，對壽命(ming)的(de)預測機(ji)理和方法的(de)研究仍是有待研究的(de)難題(ti)。

結束語

　　電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子封(feng)裝(zhuang)是(shi)一(yi)個涉及到多學(xue)科（如光(guang)(guang)(guang)學(xue)、熱(re)(re)(re)學(xue)、機(ji)械(xie)、電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)學(xue)、力學(xue)、材(cai)料(liao)(liao)(liao)、半導體等）的(de)研究課題。從(cong)某種角(jiao)度而(er)言(yan)，電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子封(feng)裝(zhuang)不僅是(shi)一(yi)門(men)制(zhi)造技(ji)術，而(er)且(qie)(qie)也是(shi)一(yi)門(men)基礎科學(xue)，良(liang)好(hao)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子封(feng)裝(zhuang)需要對(dui)(dui)熱(re)(re)(re)學(xue)、光(guang)(guang)(guang)學(xue)、材(cai)料(liao)(liao)(liao)和(he)工藝力學(xue)等物理本質的(de)理解和(he)應用。LED電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子封(feng)裝(zhuang)設(she)計應與芯片設(she)計同時進行，并且(qie)(qie)需要對(dui)(dui)光(guang)(guang)(guang)、熱(re)(re)(re)、電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)、結構等性(xing)能統一(yi)考(kao)慮。在電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子封(feng)裝(zhuang)過程(cheng)中(zhong)，雖然材(cai)料(liao)(liao)(liao)（散(san)熱(re)(re)(re)基板、熒光(guang)(guang)(guang)粉、灌封(feng)膠）選(xuan)擇很(hen)重要，但電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子封(feng)裝(zhuang)結構（如熱(re)(re)(re)學(xue)界面、光(guang)(guang)(guang)學(xue)界面）對(dui)(dui)光(guang)(guang)(guang)效(xiao)和(he)可(ke)靠(kao)性(xing)影(ying)響(xiang)也很(hen)大，白光(guang)(guang)(guang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子封(feng)裝(zhuang)必須(xu)采用新材(cai)料(liao)(liao)(liao)，新工藝，新思路。對(dui)(dui)于燈具而(er)言(yan)，更是(shi)需要將光(guang)(guang)(guang)源、散(san)熱(re)(re)(re)、供(gong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)和(he)燈具等集成考(kao)慮。

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