1概述
根據我國國家半導體照明工程研發(fā)及產業(yè)聯盟(CSA)的數據顯示，2011 年我國LED 行業(yè)總規(guī)模達到1560 億元，同比增長30%，預計到2015 年，半導體照明將占據通用照明市場30% 的份額，半導體照明產業(yè)規(guī)模將達到5000 億元。同時，市場的競爭也愈發(fā)激烈，各LED 廠不斷更新產品技術，不斷推出新產品，以適應日益發(fā)展的應用需求。
2 技術趨勢
對于LED 封裝來說，其關鍵技術歸根結底在于如何在有限的成本范圍內盡可能高的提取芯片發(fā)出的光，同時降低封裝熱阻，提高封裝可靠性。圍繞著這些問題，如何進行材料選擇、如何進行結構設計以及如何開展工藝實施等，使LED 滿足各種應用的要求，成為LED 封裝業(yè)界研究的熱點?？v觀目前的LED 封裝行業(yè)，陶瓷基板模封硅膠、多芯片集成封裝技術(即COB LED)、高壓LED 應用技術等，因在技術上有其獨特的優(yōu)點，已成為業(yè)內的一些趨勢。下面我們就來談談這些封裝技術。
2.1 陶瓷基板模封硅膠
2007 年左右，Lumileds 首次推出了陶瓷基板模封硅膠產品Luxeon Rebel 系列功率型LED，其尺寸僅為3mm×4.5mm×2.1mm，隨后，Cree和Osram 也推出了同類封裝產品。發(fā)展到今天，這個家族在產品種類上已經非常豐富，包含了多種規(guī)格的系列產品。此類產品的特點是LED 芯片直接裝配于陶瓷基板上，通過molding 工藝將硅膠半包封于基板上形成透鏡，陶瓷基板分氧化鋁及氮化鋁兩種材料，表面覆銅形成線路及電極焊盤。因陶瓷基板吸水性小，可較好的解決金屬框+PPA 產品水汽從縫隙進入的問題;其次，陶瓷基板的耐溫性能好，熱膨脹系數與芯片比較接近，大大提高了產品的可靠性，同時，陶瓷表面的銅箔設計比較靈活，極大方便了產品的結構設計;第三，器件尺寸可做的比較小，SMD封裝，符合小型化、貼片化的應用趨勢。另外，封裝時為百顆級以上的產品連成整片進行，比較適合大批量的生產作業(yè)，可提高生產效率，降低產品的生產成本。這類產品的推廣挑戰(zhàn)主要在于成本，一是高性能陶瓷材料的價格比較高，特別是氮化鋁陶瓷，目前陶瓷基板在LED 封裝中也僅在瓦級以上的產品上廣泛應用;二是設備的投入相對會高一些，如硅膠molding 設備等。
2.2 芯片集成封裝
COB LED 技術傳統(tǒng)做法是將LED 芯片裝配于引線框架進行封裝成分立的器件，再將LED 器件焊接于印刷電路板(PCB)上，形成光源模組。這種做法的缺點主要有三方面：一是LED 芯片PN 結發(fā)出的熱在流經引線框架后，還需經過焊接層(如錫層或導熱膠層等)、PCB 層，才能到達燈具的散熱器，而錫層或導熱膠層以及普通FR4 PCB 或鋁基板絕緣層的導熱系數相對較低，導致整個模組的熱阻非常高，無法及時將PN 結的熱散出去。第二是還需經過組裝焊接這道工序，增加了工藝難度及成本。另外一個缺點是這種形式的光源集成度無法做得很高。COB LED(Chip on Board)是直接將單顆或多顆LED 芯片裝配于基板上的集成封裝產品，它可以較好的解決上述傳統(tǒng)做法的幾個缺點，因此，目前在球泡燈等燈具上已有廣泛的應用。如圖一所示，結構上主要包含基板、LED 芯片、封裝硅膠等材料。采用的基板主要為陶瓷基板或金屬基板(常見的是鋁基板)，陶瓷基板可在表面直接覆銅，實現電路及焊盤等功能，價格相對鋁基板會貴一些，但因陶瓷基板絕緣性好，在燈具應用時可相對容易的實現安規(guī)設計，減少電路成本。鋁基板表面也需覆銅以實現電路及焊盤層，兩層之間需要絕緣膠粘結和隔離，絕緣膠的導熱性能及絕緣性對鋁基板性能的影響較大，考慮散熱，一般需要將裝片區(qū)的絕緣層挖去，直接露出鋁板部分，鋁板表面需做拋光或電鍍處理。價格上鋁基板相對比較有優(yōu)勢，但在燈具安規(guī)設計時需要考慮做好電絕緣設計，同時其熱膨脹系數相對陶瓷來說比較大，與芯片襯底的熱膨脹系數對比較大。
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