LED封装技术的发展现状与未来展望

胡超杰

摘 要：LED凭借其高效率、高稳定性、低能耗等优点得到越来越广泛的应用，封装是LED产品生产过程中最为重要的一个环节，本文从LED的封装结构和封装材料等方面综述LED封装技术的发展现状，并对LED封装技术的未来发展进行展望。

关键词：LED；封装技术；现状；展望

发光二极管（LED）是一种能将电能转化为光能的半导体电子元件[1]，本质是一个PN结，在通以正向电流时可以发光。如今，我国政府大力倡导可持续发展和绿色发展，LED凭借其节能、环保、高效、耐用等优点逐步取代传统光源，LED大规模应用于普通照明是一个必然的趋势[2]。作为LED产业链中承上启下的LED封装，在整个产业链中起着关键的作用[3]。封装最重要的目的是在成本有限的前提下使芯片发出的光尽可能多的出射出来，与此同时减少芯片发热，提高能源利用效率。在对LED进行封装时，封装方式和封装材料是决定封装效果的重要条件。纵观LED封装技术的发展历程，就是功率不断增加、热阻不断降低及光效不断提高的过程[4]。因此提高LED的出光效率并降低热阻，要对封装结构、封装材料等方面进行改进和完善。

1 LED封装的发展现状

1.1 LED的封装结构

LED产品的封装形式随着LED芯片技术的发展而快速发展，封装结构从引脚式（Lamp）封装到贴片式（SMD）封装，再到基板表面组装（CoB）封装和远程荧光（RP）封装技术[5]。

引脚式（Lamp）封装是发展最早也最为成熟的封装结构，其采用金属丝作为引脚式封装产品的引脚。与引脚式封装相比，贴片式封装大大减小了LED产品的封装体积和重量，并且允许通过较大的电流，是LED行业发展的趋势，但是存在出光效率低和散热困难的问题。CoB封装是将裸露的芯片直接贴装在电路板上，通过键合引线与电路板键合，然后进行芯片的钝化和保护[6]，是从多芯片封装技术发展过来的。其优点主要有：光线柔和、线路设计简单、高成本效益、节省系统空间等[7]。远程荧光（RP）封装技术是一种新型的封装形式，其能产生均匀地白色光。RP封装具有寿命较长、发光效率高、光色空间分布均匀等优点，是当今LED封装技术的研究热点之一，有着广阔的发展和应用前景。

1.2 LED的封装材料

LED在封装过程中所用的材料主要有芯片、荧光粉、热界面材料等，材料性能与LED的性能密切相关。选择高性能的封装材料，LED会具有良好的散热能力和较高的出光效率及较长的使用寿命。

LED芯片的封装结构随着LED性能的发展而快速发展，目前LED芯片有正装结构、倒装结构、垂直结构、三维垂直结构四种比较典型的封装结构[8]。正装结构是LED芯片封装中一种较为成熟的封装方式，但散热效果不太理想，而采用倒装结构的芯片很好的解决了这个问题，芯片产生的热量很容易散去。垂直结构的芯片散热效果很好，但生产难度较大，生产工艺还需进一步发展。

LED的光品质与荧光粉有着密切的关系，随着LED产品种类的丰富，荧光粉的种类也变得系列化、多样化。黄色YGA荧光粉是获得白光最常用的荧光粉，由于对照明效果的要求增高，红色、绿色等其他种类的荧光粉使用的也越来越广泛。

热界面材料是两种材料之间的填充物，在LED散热中起着重要的作用，LED若具有较好的散热效果，则热界面材料要有良好的导热性。导热黏胶剂、导电银胶和锡胶等是常用的热界面材料。

2 LED封装的未来展望

随着LED产品的应用日益广泛，LED的封装技术日趋成熟，未来将会有新的封装技术被提出，其中封装材料和封装工艺是LED封装技术研究中的热点领域。

新型封装材料的研制对LED封装技术的快速发展奠定了坚实基础，中国科学院半导体研究所利用石墨烯作为导热层研制了具有倒装结构的LED[9]，其产生的热量可以通过石墨烯层传到衬底，进而传送到外界环境中，具有较好的散热效果。

三维打印技术是一个新兴领域，在机械加工、医学工程、家庭消费等领域得到初步应用并具有广阔的应用前景[10]。同样可以把三维打印技术应用在LED封装中，形成三维LED封装技术，其对封装材料，封装原则具有新的要求，但目前还未对三维封装技术作深入的研究，因为存在着封装材料制备困难，产品生产效率较低等一系列问题，需要以后的研究对其进行改进和完善。

总的来说，LED封装技术的发展可以从三维封装技术的研究、LED的集成、微型化和系统化封装等方面入手，最终获得较为智能化和系统化的LED封装技术[11]，解决现在LED封装中比较常见的出光效率低、发热大散热难、能源利用率低等问题，实现LED产品中光、电、热的均衡照顾，满足不同场景对LED产品的需求。

3 总结

为满足生产和生活需要，LED产品的性能越来越高，就是对LED封装技术的要求越来越高。封装技术中的封装工艺和封装材料是两个特别重要的方面，在确定封装工艺时需要同时考虑到光、电、热三因素之间的关系，同时新的封装材料是LED产品具有良好散热能力和较高出光效率的重要保证。所以在二者的完美结合下，生产出高品质的LED产品，促进我国LED行业持续健康发展[12]。

参考文献

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[12]盛朝迅， 杨玉英， 王志成. 我国LED产业发展问题与建议[J]. 产业经济评论， 2013（11）：27-32.