LED封裝最新技術(shù)成果

LED封裝在材料和工藝等方面有了一系列新成果。

• 散熱材料的創(chuàng)新

• 在新近的LED封裝技術(shù)里，高導熱陶瓷基板的發(fā)展十分顯著。例如金屬陶瓷基板，由金屬粉末和陶瓷粉末混合燒結(jié)而成，它結(jié)合金屬的高導熱性和陶瓷的耐高溫性，對大功率LED封裝意義很大。氮化鋁陶瓷基板因良好的導熱性、電絕緣性和機械強度，被廣泛應用于高亮度LED封裝。碳化硅陶瓷基板有著更高的導熱性、耐壓強度和低的熱膨脹系數(shù)，適用于超大功率與高頻LED封裝。

• 石墨烯散熱基板用于LED封裝提升導熱性能，這種材料擁有出色的熱傳導能力，可以將LED產(chǎn)生的熱量迅速散發(fā)出去，能夠有效地解決LED在高功率工作時熱量積累的問題，從而提高LED的工作穩(wěn)定性和使用壽命。

• 鉍基材料的使用可以降低芯片的熱阻，能確保熱量快速散發(fā)，避免芯片因溫度過高性能受到影響。氮化鎵材料在降低芯片能耗的同時，還增強了芯片的載流能力和光輸出效率，既提升了LED的能效，也使得LED的光輸出更加穩(wěn)定和均勻，且氮化鎵材料化學穩(wěn)定性好、機械強度高、價格相對較低，加工工藝簡單，還能有效地降低成本并提高芯片的性價比，使芯片可應用于更多環(huán)境和場景，也有助于降低維護成本等優(yōu)點。

• 芯片工藝與結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

• 在一些高亮度LED芯片上p - n兩個電極的位置設計得更靠近，這樣的布局使得芯片在發(fā)光效率及散熱能力方面均有提高。此外，大功率LED的生產(chǎn)采用了改良的激光溶解（Laserlift - off）及金屬黏合技術(shù)（metalbonding），使得LED外延晶圓能夠從GaAs或GaN長晶基板移走，并黏合到金屬基板上或者一些具有高反射性與高熱傳導性的物質(zhì)表面上。這樣可以讓大功率LED提高取光和散熱能力，從而提升整個LED的性能表現(xiàn)。

• 還有氮化物材料在芯片中的運用。氮化物材料增強了芯片的載流能力，可以有效地降低芯片的工作溫度，其較高的光透過率、折射率、良好的熱穩(wěn)定性都有助于提高芯片的光輸出功率、效率和可靠性，同時可以改善芯片內(nèi)部的溫度、電流密度和光強的均勻性，還能降低芯片的成本以及擴大芯片的應用范圍，從根本上提升了LED芯片的品質(zhì)與性能，推動了LED封裝技術(shù)的發(fā)展。

• 倒裝芯片技術(shù)的發(fā)展也對LED封裝有很大貢獻。倒裝LED芯片的電氣面朝下，光從藍寶石襯底取出，不需要從電流擴散層取光，所以可以加厚不透光的電流擴散層，增加電流密度。覆晶方法將GaN LED芯片倒接合于散熱基板上，沒有了金線焊墊的阻礙，有助于提升亮度，且在無引線覆晶封裝結(jié)構(gòu)通過共晶/回流焊接技術(shù)將電極接觸面鍍層為錫（Sn）或金（Au） - 錫等合金的水平電極芯片直接焊接于鍍有金或銀的基板上，達到固定芯片、電氣連接和熱傳導三者兼顧的效果，這種封裝形式對大電流高功率LED芯片的封裝有很好的效果。

LED封裝技術(shù)的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀

LED封裝技術(shù)發(fā)展歷程

• LED封裝技術(shù)起步于較為簡單的結(jié)構(gòu)。最初是引腳式（Lamp）封裝，這種封裝形式發(fā)展最早且最為成熟，采用金屬絲作為引腳。它為早期LED的使用提供了基礎，但體積較大、結(jié)構(gòu)不夠緊湊。

• 隨著電子設備小型化的需求，貼片式（SMD）封裝出現(xiàn)。這種封裝大大減小了LED的體積和重量，能夠允許較大電流通過，不過它存在出光效率低和散熱困難的問題。之后隨著多芯片封裝技術(shù)發(fā)展出了基板表面組裝（CoB）封裝。將裸露的芯片直接貼裝在電路板上，通過鍵合引線與電路板鍵合，然后進行芯片的鈍化和保護。它具有光線柔和、線路設計簡單、高成本效益、節(jié)省系統(tǒng)空間等優(yōu)點。

• 遠程熒光（RP）封裝技術(shù)作為一種新型封裝形式興起，能夠產(chǎn)生均勻的白色光，具有壽命較長、發(fā)光效率高、光色空間分布均勻等優(yōu)點，成為目前研究熱點之一。

• 從中國LED封裝發(fā)展來看，有傳統(tǒng)正裝封裝用LED芯片、有引線覆晶（Flip - Chip）封裝用LED芯片和無引線覆晶封裝用LED芯片等幾種結(jié)構(gòu)。正裝封裝采用銀膠或白膠將芯片固定在基板上，通過引線實現(xiàn)電氣連接，這種封裝方式的芯片制備和封裝工藝比較成熟，但存在電極、焊點、引線遮光，熱傳導途徑長和熱傳導系數(shù)低等缺點。有引線覆晶封裝通過導熱粘結(jié)膠將LED倒裝芯片固定在基板上，再利用金線進行電氣連接，它去除了部分遮光因素，傳熱效果較好，但熱傳導途徑仍較長且大電流承受能力有限。無引線覆晶封裝是目前較新發(fā)展起來的，通過共晶/回流焊接技術(shù)將水平電極芯片直接焊接于基板，在電氣連接、固定芯片和熱傳導方面表現(xiàn)良好，被認為是未來封裝的方向之一。

LED封裝技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

• 封裝結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀

• 在LED封裝結(jié)構(gòu)方面，多種形式并存。貼片式（SMD）封裝依舊得到廣泛應用，尤其在中低端市場，憑借其成本低、易于自動化生產(chǎn)的優(yōu)勢占據(jù)一定份額?；灞砻娼M裝（CoB）封裝在照明、顯示等領(lǐng)域應用增多，如商業(yè)照明領(lǐng)域，其光線柔和且線路設計簡單等優(yōu)點得到發(fā)揮。

• 新型封裝結(jié)構(gòu)不斷涌現(xiàn)，例如一些特殊結(jié)構(gòu)用于滿足不同特殊應用的需求，像針對高功率LED的封裝結(jié)構(gòu)在散熱等方面做了特殊設計，采用具有更好散熱性能的材料和散熱通道結(jié)構(gòu)等。

• 封裝材料現(xiàn)狀

• LED封裝在材料方面，芯片有正裝結(jié)構(gòu)、倒裝結(jié)構(gòu)、垂直結(jié)構(gòu)、三維垂直結(jié)構(gòu)等典型封裝結(jié)構(gòu)。正裝結(jié)構(gòu)較為成熟，但散熱效果欠佳；倒裝結(jié)構(gòu)很好地解決了散熱問題；垂直結(jié)構(gòu)散熱雖好可是生產(chǎn)難度較大，生產(chǎn)工藝還有待進一步發(fā)展。

• 對于熒光粉，黃色YGA熒光粉是制造白光常用材料，隨著照明需求多樣化，紅色、綠色等其他種類的熒光粉使用也逐漸廣泛起來。熱界面材料的選擇也至關(guān)重要，導熱黏膠劑、導電銀膠和錫膠等常用的熱界面材料的性能不斷得到優(yōu)化改善，以便提升LED的散熱效果，進而提高LED的整體性能和壽命。

未來LED封裝技術(shù)的走向預測

高效能方向發(fā)展

• 高功率密度和熱管理將是重點方向：隨著對LED照明的高性能需求增加，特別是如汽車照明、高亮度舞臺照明以及戶外大型顯示屏等領(lǐng)域，LED需要在高功率條件下穩(wěn)定運行。因此，未來的封裝技術(shù)必定會聚焦在提高功率密度的同時解決好散熱問題，例如采用更加高效的散熱材料和散熱結(jié)構(gòu)設計等手段。像采用具有更高導熱系數(shù)的散熱襯底，或者設計新型的微通道散熱結(jié)構(gòu)的陶瓷基板等。

• 提升光效方面：包括提高芯片自身發(fā)光效率以及封裝工藝對光提取效率的提升。研究新的芯片結(jié)構(gòu)和材料組合來增強芯片內(nèi)部的光子產(chǎn)生和傳播效率；從封裝結(jié)構(gòu)上優(yōu)化光學設計，例如采用更精密的反射鏡、透鏡結(jié)構(gòu)來減少光線在封裝內(nèi)部的反射損失，使得更多的光能可以射出封裝體。

智能化方向發(fā)展

• 系統(tǒng)集成智能化：LED封裝將與物聯(lián)網(wǎng)和傳感器技術(shù)進行深度結(jié)合，實現(xiàn)照明系統(tǒng)的遠程控制、狀態(tài)監(jiān)測等功能。例如，在智能建筑中的照明系統(tǒng)里，可以依據(jù)環(huán)境光線強度、人員活動情況自動調(diào)整LED燈光的亮度和顏色等。這需要在封裝結(jié)構(gòu)或者封裝材料里集成一些傳感器器件并且保證其高可靠性運行，還需要優(yōu)化電路設計以便實現(xiàn)信號傳輸和控制功能。

• 自適應光功能：通過智能控制芯片和相關(guān)算法的融入，封裝后的LED能夠自適應地調(diào)整發(fā)光特性。比如根據(jù)被照射物體的顏色和材質(zhì)自動調(diào)整光的色溫、顯色性等參數(shù)，提供最佳的視覺效果，而且還有可能依據(jù)環(huán)境溫度、濕度等因素調(diào)整光輸出功率以延長使用壽命。

環(huán)?？沙掷m(xù)方向發(fā)展

• 環(huán)保材料廣泛應用：從材料的選擇上，會越來越多的采用可回收、無毒害的化合物，減少鉛、汞等有害物質(zhì)的使用。例如減少環(huán)氧樹脂等傳統(tǒng)可能含有害物質(zhì)的材料在封裝中的使用，使用更加環(huán)保的有機硅材料或者生物基材料等。

• 可回收設計理念普及：LED封裝產(chǎn)品的設計從一開始就顧及回收利用的便利性。例如采用易于拆解的結(jié)構(gòu)設計，當產(chǎn)品到達使用壽命終點時，可以方便地分離各個部件，使得芯片、基板、熒光粉等材料能夠分別進行回收或者再處理。

當前LED封裝行業(yè)的創(chuàng)新趨勢

向更小尺寸advance

• 在芯片上追求更小的尺寸。隨著芯片制造技術(shù)不斷進化，更小的芯片能夠在單位面積上集成更多的LED單元，一方面可以提高分辨率，如在顯示領(lǐng)域可以滿足高清、超高清顯示的需求，另一方面有助于減少成本，像在一些大規(guī)模生產(chǎn)的小型LED照明產(chǎn)品中，減少芯片尺寸直接降低了材料成本。

• 在封裝結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)微型化。例如芯片級封裝（CSP）技術(shù)，它將LED芯片的基板去除直接將芯片貼在PCB板上然后進行線路連接封裝，這種封裝形式體積小、光效高、節(jié)能環(huán)保且可靠性高。除了CSP之外，還有微型LED（Micro - LED）封裝技術(shù)也是朝著更小尺寸發(fā)展的典型。Micro - LED采用微米級的小型LED芯片，具有極高的分辨率、超薄、低功耗和高光效等優(yōu)點，正在逐漸成為顯示屏、智能手機、平板電腦和可穿戴設備等領(lǐng)域的新興技術(shù)，雖然目前受到成本和技術(shù)工藝的限制，但是未來的發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

多芯片集成與多功能集成趨勢

• 多芯片集成化：將多個芯片集成封裝以提高光通量以及實現(xiàn)更多功能。如在照明領(lǐng)域，多顆不同顏色（RGB）的芯片集成封裝制造出色彩豐富且可調(diào)節(jié)的照明燈具，滿足如室內(nèi)裝飾照明、舞臺燈光等對顏色多樣化需求的場景。在顯示領(lǐng)域，多芯片集成有利于提升顯示的亮度和色域等。

• 多功能集成趨勢：在封裝過程中融合多種功能，除了基本的發(fā)光功能之外還結(jié)合傳感器功能（如光線傳感器、溫度傳感器等）、電路保護功能、調(diào)光功能等。比如在一個封裝模塊中同時具備環(huán)境光線檢測和根據(jù)環(huán)境光線自動調(diào)光的功能，或者具有過熱保護自動降低功率的功能等，這使得LED封裝產(chǎn)品更加智能化、多功能化。

封裝工藝優(yōu)化創(chuàng)新

• 在固晶工藝方面，新的工藝方法持續(xù)出現(xiàn)。例如共晶焊接工藝，相比傳統(tǒng)的銀漿固晶，共晶焊接可以先將芯片焊接于散熱基板或熱沉上，然后再把整件芯片連散熱基板焊接于封裝器件上能有效增強器件散熱能力，提高發(fā)光功率。并且在共晶焊接過程中可以通過技術(shù)手段如加入助焊劑、采用具有靈活和穩(wěn)定溫度控制的共晶固晶機臺來保證焊接質(zhì)量和效率，還可在有氮氣或混合氣體裝置下防止氧化，減少LED短路機會。

• 在封裝整體工藝上采用自動化智能化程度更高的設備和流程。利用先進的圖像識別技術(shù)實現(xiàn)芯片定位與安裝的高精度操作；采用自動化檢測設備在線檢測封裝過程中的質(zhì)量問題，做到及時發(fā)現(xiàn)并糾正，從而提高封裝產(chǎn)品的良品率。

LED封裝最新技術(shù)的應用領(lǐng)域

汽車照明領(lǐng)域

• 汽車前裝照明，如大燈、霧燈等重要照明部件。在這些應用場景中，需要高亮度、高可靠性以及可適應不同環(huán)境條件（如高低溫、潮濕等）的LED封裝產(chǎn)品。如采用了高導熱陶瓷基板封裝技術(shù)的LED大燈，可以滿足汽車大燈高功率下長時間穩(wěn)定工作的需求，同時保證了良好的光輸出效果，提升駕駛安全性。

• 汽車內(nèi)部照明包括儀表盤、車內(nèi)氛圍燈等。這里的LED封裝需要滿足節(jié)能、美觀以及智能化控制需求。例如，采用Mini - LED或Micro - LED封裝技術(shù)的儀表盤背光源可以提供高清晰度的顯示效果，并且通過智能控制實現(xiàn)不同光線強度和顏色的調(diào)節(jié)，營造舒適的駕駛環(huán)境。同時，這些小型化封裝技術(shù)可以根據(jù)汽車內(nèi)部緊湊的空間進行靈活設計和安裝。

顯示領(lǐng)域

• 顯示屏方面：

• 戶外大顯示屏應用場景，例如城市廣場、體育場館中的巨型顯示屏。這些顯示屏需要超高亮度和良好的散熱性以適應長時間工作和各種天氣條件。新型的高功率封裝技術(shù)（HP）能夠滿足戶外大顯示屏對能源效率及穩(wěn)定性的要求。

• 在戶內(nèi)顯示屏場景如會議室顯示屏、商業(yè)廣告顯示屏等，對顯示效果的色彩還原度、分辨率要求較高。這里面部份采用了SMD封裝技術(shù)，像貼片式封裝結(jié)構(gòu)較為緊湊、色彩還原度好等優(yōu)點能夠較好地發(fā)揮；還有COB封裝技術(shù)因其集成度高、發(fā)光均勻的特性也被廣泛用于室內(nèi)顯示屏。

• 在新興的微型顯示器領(lǐng)域，如VR / AR設備中的顯示器，Micro - LED封裝技術(shù)的應用潛力巨大。由于其超薄、低功耗和高光效等特點，可以在滿足設備小體積、高分辨率需求的同時，提供清晰、逼真的視覺體驗。

• 背光應用方面：在電視機、筆記本電腦和平板電腦等設備的背光應用中，封裝技術(shù)根據(jù)不同設備需求而有所區(qū)別。例如，Mini - LED封裝技術(shù)在高端電視機背光方面得到應用，由于其高對比度、寬色域等優(yōu)點，可以提高液晶顯示屏的圖像質(zhì)量；在筆記本電腦背光中，SMD封裝技術(shù)以其成本低、易于大量生產(chǎn)的特性被廣泛采用。

照明領(lǐng)域

• 家用照明方面：普通家庭照明里，基礎的白熾燈和熒光燈正逐漸被LED照明燈具取代。在這個過程中，大量使用了性能穩(wěn)定、成本較低的SMD封裝技術(shù)的LED燈泡和燈帶，供應室內(nèi)基本的照明需求。并且一些智能照明燈具將多功能集成其中，如采用新型封裝技術(shù)集成了傳感器和調(diào)光功能的LED吸頂燈，可以依據(jù)房間內(nèi)的人員活動自動調(diào)節(jié)亮度，或者根據(jù)環(huán)境光線變換色溫營造舒適的室內(nèi)光環(huán)境。

• 商業(yè)照明方面：如商場、超市、酒店等場所，對于照明的要求不僅僅是提供亮度，更是要營造出一種商業(yè)氛圍。因此高大空間常用高功率的COB封裝LED燈具來提供高亮度的大面積照明，而在一些需要重點照明的商品展示區(qū)，采用具有高顯色性、光束聚焦性能好的特殊封裝結(jié)構(gòu)的LED射燈。并且，一些智能化的商業(yè)照明系統(tǒng)通過采用新穎的LED封裝技術(shù)并集成控制芯片，可以實現(xiàn)根據(jù)客流量、營業(yè)時間等因素進行照明布局調(diào)整和燈光強度調(diào)節(jié)等高級功能。

國際上LED封裝最新技術(shù)動態(tài)

在國際上，LED封裝技術(shù)不斷發(fā)展并且具有不同發(fā)展特點。

• 在研發(fā)投入方面

• 發(fā)達國家（如美國、日本、韓國等）的一些大型企業(yè)投入大量資金和人力到LED封裝技術(shù)研發(fā)上。這些企業(yè)往往利用自己強大的技術(shù)儲備和研發(fā)力量探索新的封裝材料、結(jié)構(gòu)和工藝。例如日本的企業(yè)在LED封裝中的材料科學研究方面處于領(lǐng)先地位，在一些高性能陶瓷基板或者特種熒光粉的研發(fā)上成果顯著；而美國的企業(yè)則側(cè)重于將高科技技術(shù)（如納米技術(shù)、MEMS技術(shù)等）引入到LED封裝領(lǐng)域探索新的封裝技術(shù)方向，如基于MEMS工藝的LED芯片封裝技術(shù)等通過不同方向的探索開發(fā)嘗試在LED封裝技術(shù)上取得新的突破。

• 在應用推廣方面

• 在國際高端市場，如歐洲豪華汽車品牌的汽車照明會率先采用最新的LED封裝技術(shù)成果，之后這種技術(shù)會逐步向中低端汽車產(chǎn)品線擴散。例如激光大燈技術(shù)，其中LED封裝部分就包含著最新和高端的封裝技術(shù)手段，如特殊的散熱結(jié)構(gòu)、高精度光學設計等元素，先在少數(shù)高端汽車旗艦車型上使用，然后逐漸應用在更多高端汽車產(chǎn)品線上，最終向普通汽車產(chǎn)品推廣。

• 在新興科技產(chǎn)品領(lǐng)域，美國硅谷等地的科技企業(yè)在其高端智能手機、頭戴式顯示設備（如高端VR / AR設備）等產(chǎn)品中積極采用新型LED封裝技術(shù)，如Micro - LED封裝技術(shù)。通過這些科技企業(yè)強大的市場推廣能力和產(chǎn)品消費引領(lǐng)能力，帶動全球LED封裝技術(shù)朝著這些新興技術(shù)方向發(fā)展。

• 在產(chǎn)業(yè)鏈合作方面

• 國際大型企業(yè)之間加強合作，像芯片制造商與封裝廠商之間合作更加緊密。例如三星這樣的大型半導體企業(yè)既制造芯片又涉足封裝業(yè)務，會在內(nèi)部進行整合產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢資源應用到LED封裝新品開發(fā)上；還有一些國際芯片制造商與專門的封裝設備制造商合作共同開發(fā)適用于新型封裝工藝的設備，提高封裝工藝的效率和質(zhì)量。這種產(chǎn)業(yè)鏈上不同企業(yè)環(huán)節(jié)之間的深度合作有助于加速LED封裝新技術(shù)的研發(fā)、創(chuàng)新和市場化進程。

功率LED清洗劑W3210的產(chǎn)品特點：

1、PH 值呈中性，對鋁、銅、鎳、塑料、標簽等敏感材料上顯示出絕佳的材料兼容性。

2、用去離子水按一定比例稀釋后不易起泡，可適用于噴淋、超聲工藝。

3、不含鹵素，材料環(huán)保；氣味清淡，使用液無閃點，使用安全，不需要額外的防爆措施。

4、由于PH中性，減輕污水處理難度。

功率LED清洗劑W3210的適用工藝：

W3210水基清洗劑適用于在線式或批量式噴淋清洗工藝，也可應用于超聲清洗工藝。

功率LED清洗劑W3210產(chǎn)品應用：

W3210可以應用于不同類型的焊劑殘留的水基清洗劑。產(chǎn)品為濃縮液，清洗時可根據(jù)殘留物的清洗難易程度，用去離子水稀釋后再進行使用，安全環(huán)保使用方便，是電子精密清洗高端應用的理想之選。

綜上所述，車規(guī)級LED封裝技術(shù)是一個涉及多個方面的復雜系統(tǒng)，需要滿足嚴格的汽車工業(yè)標準。隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展，車規(guī)級LED封裝技術(shù)將持續(xù)進化，以滿足不斷增長的市場需求。