LED封装方法、材料、构造和工艺的选择紧张由芯片构造、光电/机器特性、详细运用和本钱等成分决定。经由40多年的发展，LED封装先后经历了支架式(Lamp LED)、贴片式(SMD LED)、功率型LED(Power LED)等发展阶段。随着芯片功率的增大，特殊是固态照明技能发展的需求，对LED封装的光学、热学、电学和机器构造等提出了新的、更高的哀求。为了有效地降落封装热阻，提高出光效率，必须采取全新的技能思路来进行封装设计。
一、大功率LED高导热导电银胶
Uninwell International BQ-6886系列导电银胶是IED生产封装中不可或缺的一种胶水，其对导电银胶的哀求是导电、导热性能要好，剪切强度要大，并且粘结力要强。
Uninwell InternaTIonal作为天下高端电子胶粘剂的领导品牌，Uninwell InternaTIonal导电银胶、导电银浆、贴片红胶、底部添补胶、TUFFY胶、LCM密封胶、UV胶、异方性导电胶ACP、太阳能电池导电浆料等系列电子胶粘剂具有最高的产品性价比。Uninwell InternaTIonal导电银胶具有导电性好、剪切力强、流变性也很好、并且吸潮性低。特殊适宜大功率高亮度LED的封装。
二、大功率LED封装关键技能
大功率LED封装紧张涉及光、热、电、构造与工艺等方面，这些成分彼此既相互独立，又相互影响。个中，光是LED封装的目的，热是关键，电、构造与工艺是手段，而性能是封装水平的详细表示。从工艺兼容性及降落生产本钱而言，LED封装设计应与芯片设计同时进行，即芯片设计时就该当考虑到封装构造和工艺。否则，等芯片制造完成后，可能由于封装的须要对芯片构造进行调度，从而延长了产品研发周期和工艺本钱，有时乃至不可能。
详细而言，大功率LED封装的关键技能包括：
（一）低热阻封装工艺
对付现有的LED光效水平而言，由于输入电能的80％旁边转变成为热量，且LED芯片面积小，因此，芯片散热是LED封装必须办理的关键问题。紧张包括芯片支配、封装材料选择（基板材料、热界面材料）与工艺、热沉设计等。
LED封装热阻紧张包括材料（散热基板和热沉构造）内部热阻和界面热阻。散热基板的浸染便是接管芯片产生的热量，并传导到热沉上，实现与外界的热交流。常用的散热基板材料包括硅、金属（如铝，铜）、陶瓷（如Al2O3，AlN，SiC）和复合股料等。如Nichia公司的第三代LED采取CuW做衬底，将1mm芯片倒装在CuW衬底上，降落了封装热阻，提高了发光功率和效率；Lamina Ceramics公司则研制了低温共烧陶瓷金属基板，并开拓了相应的LED封装技能。该技能首先制备出适于共晶焊的大功率LED芯片和相应的陶瓷基板，然后将LED芯片与基板直接焊接在一起。由于该基板上集成了共晶焊层、静电保护电路、驱动电路及掌握补偿电路，不仅构造大略，而且由于材料热导率高，热界面少，大大提高了散热性能，为大功率LED阵列封装提出理解决方案。
在LED利用过程中，辐射复合产生的光子在向外发射时产生的丢失，紧张包括三个方面：芯片内部构造毛病以及材料的接管；光子在出射界面由于折射率差引起的反射丢失；以及由于入射角大于全反射临界角而引起的全反射丢失。因此，很多光芒无法从芯片中出射到外部。通过在芯片表面涂覆一层折射率相对较高的透明胶层(灌封胶)，由于该胶层处于芯片和空气之间，从而有效减少了光子在界面的丢失，提高了取光效率。此外，灌封胶的浸染还包括对芯片进行机器保护，应力开释，并作为一种光导构造。因此，哀求其透光率高，折射率高，热稳定性好，流动性好，易于喷涂。为提高LED封装的可靠性，还哀求灌封胶具有低吸湿性、低应力、耐老化等特性。目前常用的灌封胶包括环氧树脂和硅胶。硅胶由于具有透光率高，折射率大，热稳定性好，应力小，吸湿性低等特点，明显优于环氧树脂，在大功率LED封装中得到广泛运用，但本钱较高。研究表明，提高硅胶折射率可有效减少折射率物理樊篱带来的光子丢失，提高外量子效率，但硅胶性能受环境温度影响较大。随着温度升高，硅胶内部的热应力加大，导致硅胶的折射率降落，从而影响LED光效和光强分布。
荧光粉的浸染在于光色复合，形成白光。其特性紧张包括粒度、形状、发光效率、转换效率、稳定性（热和化学）等，个中，发光效率和转换效率是关键。研究表明，随着温度上升，荧光粉量子效率降落,出光减少，辐射波长也会发生变革，从而引起白光LED色温、色度的变革，较高的温度还会加速荧光粉的老化。缘故原由在于荧光粉涂层是由环氧或硅胶与荧光粉调配而成，散热性能较差，当受到紫光或紫外光的辐射时，易发生温度猝灭和老化，使发光效率降落。此外，高温下灌封胶和荧光粉的热稳定性也存在问题。由于常用荧光粉尺寸在1um以上，折射率大于或即是1.85，而硅胶折射率一样平常在1.5旁边。由于两者间折射率的不匹配，以及荧光粉颗粒尺寸远大于光散射极限（30nm），因而在荧光粉颗粒表面存在光散射，降落了出光效率。通过在硅胶中掺入纳米荧光粉，可使折射率提高到1.8以上，降落光散射，提高LED出光效率（10％-20％），并能有效改进光色质量。
传统的荧光粉涂敷办法是将荧光粉与灌封胶稠浊，然后点涂在芯片上。由于无法对荧光粉的涂敷厚度和形状进行精确掌握，导致出射光色彩不一致，涌现偏蓝光或者偏黄光。而Lumileds公司开拓的保形涂层技能可实现荧光粉的均匀涂覆，保障了光色的均匀性。但研究表明，当荧光粉直接涂覆在芯片表面时，由于光散射的存在，出光效率较低。
1、引脚式（Lamp）LED封装
引脚式封装便是常用的?3－5mm封装构造。一样平常用于电流较小（20－30mA），功率较低（小于0.1W）的LED封装。紧张用于仪表显示或指示，大规模集成时也可作为显示屏。其缺陷在于封装热阻较大（一样平常高于100K/W），寿命较短。
2、表面组装（贴片）式（SMT－LED）封装
表面组装技能（SMT）是一种可以直接将封装好的器件贴、焊到PCB表面指定位置上的一种封装技能。详细而言，便是用特定的工具或设备将芯片引脚对准预先涂覆了粘接剂和焊膏的焊盘图形上，然后直接贴装到未钻安装孔的PCB 表面上，经由波峰焊或再流焊后，使器件和电路之间建立可靠的机器和电气连接。SMT技能具有可靠性高、高频特性好、易于实现自动化等优点，是电子行业最盛行的一种封装技能和工艺。
3、板上芯片直装式（COB）LED封装
COB是Chip On Board（板上芯片直装）的英文缩写，是一种通过Uninwell InternaTIonal -6886系列粘胶剂或焊料将LED芯片直接粘贴到PCB板上，再通过引线键合实现芯片与PCB板间电互连的封装技能。PCB板可以是低本钱的FR－4材料（玻璃纤维增强的环氧树脂），也可以是高热导的金属基或陶瓷基复合股料（如铝基板或覆铜陶瓷基板等）。而引线键合可采取高温下的热超声键合（金丝球焊）和常温下的超声波键合（铝劈刀焊接）。COB技能紧张用于大功率多芯片阵列的LED封装，同SMT比较，不仅大大提高了封装功率密度，而且降落了封装热阻（一样平常为6-12W/m.K）。
4、系统封装式（SiP）LED封装
SiP（System in Package）是近几年来为适应整机的便携式发展和系统小型化的哀求，在系统芯片System on Chip根本上发展起来的一种新型封装集成办法。对SiP－LED而言，不仅可以在一个封装内组装多个发光芯片，还可以将各种不同类型的器件（如电源、掌握电路、光学微构造、传感器等）集成在一起，构建成一个更为繁芜的、完全的系统。同其他封装构造比较，SiP具有工艺兼容性好（可利用已有的电子封装材料和工艺），集成度高，本钱低，可供应更多新功能，易于分块测试，开拓周期短等优点。按照技能类型不同，SiP可分为四种：芯片层叠型，模组型，MCM型和三维(3D)封装型。
目前，高亮度LED器件要代替白炽灯以及高压汞灯，必须提高总的光通量，或者说可以利用的光通量。而光通量的增加可以通过提高集成度、加大电流密度、利用大尺寸芯片等方法来实现。而这些都会增加LED的功率密度，如散热不良，将导致LED芯片的结温升高，从而直接影响LED器件的性能（如发光效率降落、出射光发生红移，寿命降落等）。多芯片阵列封装是目前得到高光通量的一个最可行的方案，但是LED阵列封装的密度受限于价格、可用的空间、电气连接，特殊是散热等问题。由于发光芯片的高密度集成，散热基板上的温度很高，必须采取有效的热沉构造和得当的封装工艺。常用的热沉构造分为被动和主动散热。被动散热一样平常选用具有高肋化系数的翅片，通过翅片和空气间的自然对流将热量耗散到环境中。该方案构造大略，可靠性高，但由于自然对流换热系数较低，只适宜于功率密度较低，集成度不高的情形。对付大功率LED封装，必须采取主动散热，如翅片＋风扇、热管、液体强制对流、微通道致冷、相变致冷等。
在系统集成方面，台湾新强光电公司采取系统封装技能(SiP)，并通过翅片＋热管的办法搭配高效能散热模块，研制出了72W、80W的高亮度白光LED光源。由于封装热阻较低（4.38℃/W），当环境温度为25℃时，LED结温掌握在60℃以下，从而确保了LED的利用寿命和良好的发光性能。而华中科技大学则采取COB封装和微喷主动散热技能，封装出了220W和1500W的超大功率LED白光光源。
（二）封装大生产技能
晶片键合技能是指芯片构造和电路的制作、封装都在晶片上进行，封装完成后再进行切割，形成单个的芯片；与之相对应的芯片键合是指芯片构造和电路在晶片上完成后，即进行切割形成芯片，然后对单个芯片进行封装（类似现在的LED封装工艺）。很明显，晶片键合封装的效率和质量更高。由于封装用度在LED器件制造本钱中占了很大比例，因此，改变现有的LED封装形式（从芯片键合到晶片键合），将大大降落封装制造本钱。此外，晶片键合封装还可以提高LED器件生产的清洁度，防止键合前的划片、分片工艺对器件构造的毁坏，提高封装成品率和可靠性，因而是一种降落封装本钱的有效手段。
此外，对付大功率LED封装，必须在芯片设计和封装设计过程中，尽可能采取工艺较少的封装形式（Package-less Packaging），同时简化封装构造，尽可能减少热学和光学界面数，以降落封装热阻，提高出光效率。
（三）封装可靠性测试与估
LED器件的失落效模式紧张包括电失落效（如短路或断路）、光失落效（如高温导致的灌封胶黄化、光学性能劣化等）和机器失落效（如引线断裂，脱焊等），而这些成分都与封装构造和工艺有关。LED的利用寿命以均匀失落效韶光（MTTF）来定义，对付照明用场，一样平常指LED的输出光通量衰减为初始的70％（对显示用场一样平常定义为初始值的50％）的利用韶光。由于LED寿命长，常日采纳加速环境试验的方法进行可靠性测试与估。测试内容紧张包括高温储存（100℃，1000h）、低温储存（－55℃，1000h）、高温高湿（85℃/85％，1000h）、高低温循环（85℃～－55℃）、热冲击、耐堕落性、抗溶性、机器冲击等。然而，加速环境试验只是问题的一个方面，对LED寿命的预测机理和方法的研究仍是有待研究的难题。
三、大功率LED发展趋势
与传统照明灯具比较，LED灯具不须要利用滤光镜或滤光片来产生有色光，不仅效率高、光色纯，而且可以实现动态或渐变的色彩变革。在改变色温的同时保持具有高的显色指数，知足不同的运用须要。但对其封装也提出了新的哀求，详细表示在：
（一）模块化
通过多个LED灯（或模块）的相互连接可实现良好的流明输出叠加，知足高亮度照明的哀求。通过模块化技能，可以将多个点光源或LED模块按照随意形状进行组合，知足不同领域的照明哀求。
（二）系统效率最大化
为提高LED灯具的出光效率，除了须要得当的LED电源外，还必须采取高效的散热构造和工艺，以及优化内/外光学设计，以提高全体系统效率。
（三）低本钱
LED灯具要走向市场，必须在本钱上具备竞争上风（紧张指初期安装本钱），而封装在全体LED灯具生产本钱中占了很大部分，因此，采取新型封装构造和技能，提高光效/本钱比，是实现LED灯具商品化的关键。
（四）易于更换和掩护
由于LED光源寿命长，掩护本钱低，因此对LED灯具的封装可靠性提出了较高的哀求。哀求LED灯具设计易于改进以适应未来效率更高的LED芯片封装哀求，并且哀求LED芯片的互换性要好，以便于灯具厂商自己选择采取何种芯片。
LED灯具光源可由多个分布式点光源组成，由于芯片尺寸小，从而使封装出的灯具重量轻，构造风雅，并可知足各种形状和不同集成度的需求。唯一的不敷在于没有现成的设计标准，但同时给设计供应了充分的想象空间。此外，LED照明掌握的紧张目标是供电。由于一样平常市电电源是高压互换电（220V，AC），而LED须要恒流或限流电源，因此必须利用转换电路或嵌入式掌握电路（ASICs），以实现前辈的校准和闭环反馈掌握系统。此外，通过数字照明掌握技能，对固态光源的利用和掌握紧张依赖智能掌握和管理软件来实现，从而在用户、信息与光源间建立了新的关联，并且可以充分发挥设计者和消费者的想象力。
四、结束语
LED封装是一个涉及到多学科（如光学、热学、机器、电学、力学、材料、半导体等）的研究课题。从某种角度而言，LED封装不仅是一门制造技能，而且也是一门根本科学，良好的封装须要对热学、光学、材料和工艺力学等物理实质的理解和运用。LED封装设计应与芯片设计同时进行，并且须要对光、热、电、构造等性能统一考虑。在封装过程中，虽然材料（散热基板、荧光粉、灌封胶）选择很主要，但封装构造（如热学界面、光学界面）对LED光效和可靠性影响也很大，大功率白光LED封装必须采取Uninwell International BQ-6886系列新材料，新工艺，新思路。对付LED灯具而言，更是须要将光源、散热、供电和灯具等集成考虑。
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