LED封装最新技术成果

LED封装在材料和工艺等方面有了一系列新成果。

• 散热材料的创新

• 在新近的LED封装技术里，高导热陶瓷基板的发展十分显著。例如金属陶瓷基板，由金属粉末和陶瓷粉末混合烧结而成，它结合金属的高导热性和陶瓷的耐高温性，对大功率LED封装意义很大。氮化铝陶瓷基板因良好的导热性、电绝缘性和机械强度，被广泛应用于高亮度LED封装。碳化硅陶瓷基板有着更高的导热性、耐压强度和低的热膨胀系数，适用于超大功率与高频LED封装。

• 石墨烯散热基板用于LED封装提升导热性能，这种材料拥有出色的热传导能力，可以将LED产生的热量迅速散发出去，能够有效地解决LED在高功率工作时热量积累的问题，从而提高LED的工作稳定性和使用寿命。

• 铋基材料的使用可以降低芯片的热阻，能确保热量快速散发，避免芯片因温度过高性能受到影响。氮化镓材料在降低芯片能耗的同时，还增强了芯片的载流能力和光输出效率，既提升了LED的能效，也使得LED的光输出更加稳定和均匀，且氮化镓材料化学稳定性好、机械强度高、价格相对较低，加工工艺简单，还能有效地降低成本并提高芯片的性价比，使芯片可应用于更多环境和场景，也有助于降低维护成本等优点。

• 芯片工艺与结构的优化

• 在一些高亮度LED芯片上p - n两个电极的位置设计得更靠近，这样的布局使得芯片在发光效率及散热能力方面均有提高。此外，大功率LED的生产采用了改良的激光溶解（Laserlift - off）及金属黏合技术（metalbonding），使得LED外延晶圆能够从GaAs或GaN长晶基板移走，并黏合到金属基板上或者一些具有高反射性与高热传导性的物质表面上。这样可以让大功率LED提高取光和散热能力，从而提升整个LED的性能表现。

• 还有氮化物材料在芯片中的运用。氮化物材料增强了芯片的载流能力，可以有效地降低芯片的工作温度，其较高的光透过率、折射率、良好的热稳定性都有助于提高芯片的光输出功率、效率和可靠性，同时可以改善芯片内部的温度、电流密度和光强的均匀性，还能降低芯片的成本以及扩大芯片的应用范围，从根本上提升了LED芯片的品质与性能，推动了LED封装技术的发展。

• 倒装芯片技术的发展也对LED封装有很大贡献。倒装LED芯片的电气面朝下，光从蓝宝石衬底取出，不需要从电流扩散层取光，所以可以加厚不透光的电流扩散层，增加电流密度。覆晶方法将GaN LED芯片倒接合于散热基板上，没有了金线焊垫的阻碍，有助于提升亮度，且在无引线覆晶封装结构通过共晶/回流焊接技术将电极接触面镀层为锡（Sn）或金（Au） - 锡等合金的水平电极芯片直接焊接于镀有金或银的基板上，达到固定芯片、电气连接和热传导三者兼顾的效果，这种封装形式对大电流高功率LED芯片的封装有很好的效果。

LED封装技术的发展历程与现状

LED封装技术发展历程

• LED封装技术起步于较为简单的结构。最初是引脚式（Lamp）封装，这种封装形式发展最早且最为成熟，采用金属丝作为引脚。它为早期LED的使用提供了基础，但体积较大、结构不够紧凑。

• 随着电子设备小型化的需求，贴片式（SMD）封装出现。这种封装大大减小了LED的体积和重量，能够允许较大电流通过，不过它存在出光效率低和散热困难的问题。之后随着多芯片封装技术发展出了基板表面组装（CoB）封装。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。它具有光线柔和、线路设计简单、高成本效益、节省系统空间等优点。

• 远程荧光（RP）封装技术作为一种新型封装形式兴起，能够产生均匀的白色光，具有寿命较长、发光效率高、光色空间分布均匀等优点，成为目前研究热点之一。

• 从中国LED封装发展来看，有传统正装封装用LED芯片、有引线覆晶（Flip - Chip）封装用LED芯片和无引线覆晶封装用LED芯片等几种结构。正装封装采用银胶或白胶将芯片固定在基板上，通过引线实现电气连接，这种封装方式的芯片制备和封装工艺比较成熟，但存在电极、焊点、引线遮光，热传导途径长和热传导系数低等缺点。有引线覆晶封装通过导热粘结胶将LED倒装芯片固定在基板上，再利用金线进行电气连接，它去除了部分遮光因素，传热效果较好，但热传导途径仍较长且大电流承受能力有限。无引线覆晶封装是目前较新发展起来的，通过共晶/回流焊接技术将水平电极芯片直接焊接于基板，在电气连接、固定芯片和热传导方面表现良好，被认为是未来封装的方向之一。

LED封装技术发展现状

• 封装结构现状

• 在LED封装结构方面，多种形式并存。贴片式（SMD）封装依旧得到广泛应用，尤其在中低端市场，凭借其成本低、易于自动化生产的优势占据一定份额。基板表面组装（CoB）封装在照明、显示等领域应用增多，如商业照明领域，其光线柔和且线路设计简单等优点得到发挥。

• 新型封装结构不断涌现，例如一些特殊结构用于满足不同特殊应用的需求，像针对高功率LED的封装结构在散热等方面做了特殊设计，采用具有更好散热性能的材料和散热通道结构等。

• 封装材料现状

• LED封装在材料方面，芯片有正装结构、倒装结构、垂直结构、三维垂直结构等典型封装结构。正装结构较为成熟，但散热效果欠佳；倒装结构很好地解决了散热问题；垂直结构散热虽好可是生产难度较大，生产工艺还有待进一步发展。

• 对于荧光粉，黄色YGA荧光粉是制造白光常用材料，随着照明需求多样化，红色、绿色等其他种类的荧光粉使用也逐渐广泛起来。热界面材料的选择也至关重要，导热黏胶剂、导电银胶和锡胶等常用的热界面材料的性能不断得到优化改善，以便提升LED的散热效果，进而提高LED的整体性能和寿命。

未来LED封装技术的走向预测

高效能方向发展

• 高功率密度和热管理将是重点方向：随着对LED照明的高性能需求增加，特别是如汽车照明、高亮度舞台照明以及户外大型显示屏等领域，LED需要在高功率条件下稳定运行。因此，未来的封装技术必定会聚焦在提高功率密度的同时解决好散热问题，例如采用更加高效的散热材料和散热结构设计等手段。像采用具有更高导热系数的散热衬底，或者设计新型的微通道散热结构的陶瓷基板等。

• 提升光效方面：包括提高芯片自身发光效率以及封装工艺对光提取效率的提升。研究新的芯片结构和材料组合来增强芯片内部的光子产生和传播效率；从封装结构上优化光学设计，例如采用更精密的反射镜、透镜结构来减少光线在封装内部的反射损失，使得更多的光能可以射出封装体。

智能化方向发展

• 系统集成智能化：LED封装将与物联网和传感器技术进行深度结合，实现照明系统的远程控制、状态监测等功能。例如，在智能建筑中的照明系统里，可以依据环境光线强度、人员活动情况自动调整LED灯光的亮度和颜色等。这需要在封装结构或者封装材料里集成一些传感器器件并且保证其高可靠性运行，还需要优化电路设计以便实现信号传输和控制功能。

• 自适应光功能：通过智能控制芯片和相关算法的融入，封装后的LED能够自适应地调整发光特性。比如根据被照射物体的颜色和材质自动调整光的色温、显色性等参数，提供最佳的视觉效果，而且还有可能依据环境温度、湿度等因素调整光输出功率以延长使用寿命。

环保可持续方向发展

• 环保材料广泛应用：从材料的选择上，会越来越多的采用可回收、无毒害的化合物，减少铅、汞等有害物质的使用。例如减少环氧树脂等传统可能含有害物质的材料在封装中的使用，使用更加环保的有机硅材料或者生物基材料等。

• 可回收设计理念普及：LED封装产品的设计从一开始就顾及回收利用的便利性。例如采用易于拆解的结构设计，当产品到达使用寿命终点时，可以方便地分离各个部件，使得芯片、基板、荧光粉等材料能够分别进行回收或者再处理。

当前LED封装行业的创新趋势

向更小尺寸advance

• 在芯片上追求更小的尺寸。随着芯片制造技术不断进化，更小的芯片能够在单位面积上集成更多的LED单元，一方面可以提高分辨率，如在显示领域可以满足高清、超高清显示的需求，另一方面有助于减少成本，像在一些大规模生产的小型LED照明产品中，减少芯片尺寸直接降低了材料成本。

• 在封装结构上实现微型化。例如芯片级封装（CSP）技术，它将LED芯片的基板去除直接将芯片贴在PCB板上然后进行线路连接封装，这种封装形式体积小、光效高、节能环保且可靠性高。除了CSP之外，还有微型LED（Micro - LED）封装技术也是朝着更小尺寸发展的典型。Micro - LED采用微米级的小型LED芯片，具有极高的分辨率、超薄、低功耗和高光效等优点，正在逐渐成为显示屏、智能手机、平板电脑和可穿戴设备等领域的新兴技术，虽然目前受到成本和技术工艺的限制，但是未来的发展潜力巨大。

多芯片集成与多功能集成趋势

• 多芯片集成化：将多个芯片集成封装以提高光通量以及实现更多功能。如在照明领域，多颗不同颜色（RGB）的芯片集成封装制造出色彩丰富且可调节的照明灯具，满足如室内装饰照明、舞台灯光等对颜色多样化需求的场景。在显示领域，多芯片集成有利于提升显示的亮度和色域等。

• 多功能集成趋势：在封装过程中融合多种功能，除了基本的发光功能之外还结合传感器功能（如光线传感器、温度传感器等）、电路保护功能、调光功能等。比如在一个封装模块中同时具备环境光线检测和根据环境光线自动调光的功能，或者具有过热保护自动降低功率的功能等，这使得LED封装产品更加智能化、多功能化。

封装工艺优化创新

• 在固晶工艺方面，新的工艺方法持续出现。例如共晶焊接工艺，相比传统的银浆固晶，共晶焊接可以先将芯片焊接于散热基板或热沉上，然后再把整件芯片连散热基板焊接于封装器件上能有效增强器件散热能力，提高发光功率。并且在共晶焊接过程中可以通过技术手段如加入助焊剂、采用具有灵活和稳定温度控制的共晶固晶机台来保证焊接质量和效率，还可在有氮气或混合气体装置下防止氧化，减少LED短路机会。

• 在封装整体工艺上采用自动化智能化程度更高的设备和流程。利用先进的图像识别技术实现芯片定位与安装的高精度操作；采用自动化检测设备在线检测封装过程中的质量问题，做到及时发现并纠正，从而提高封装产品的良品率。

LED封装最新技术的应用领域

汽车照明领域

• 汽车前装照明，如大灯、雾灯等重要照明部件。在这些应用场景中，需要高亮度、高可靠性以及可适应不同环境条件（如高低温、潮湿等）的LED封装产品。如采用了高导热陶瓷基板封装技术的LED大灯，可以满足汽车大灯高功率下长时间稳定工作的需求，同时保证了良好的光输出效果，提升驾驶安全性。

• 汽车内部照明包括仪表盘、车内氛围灯等。这里的LED封装需要满足节能、美观以及智能化控制需求。例如，采用Mini - LED或Micro - LED封装技术的仪表盘背光源可以提供高清晰度的显示效果，并且通过智能控制实现不同光线强度和颜色的调节，营造舒适的驾驶环境。同时，这些小型化封装技术可以根据汽车内部紧凑的空间进行灵活设计和安装。

显示领域

• 显示屏方面：

• 户外大显示屏应用场景，例如城市广场、体育场馆中的巨型显示屏。这些显示屏需要超高亮度和良好的散热性以适应长时间工作和各种天气条件。新型的高功率封装技术（HP）能够满足户外大显示屏对能源效率及稳定性的要求。

• 在户内显示屏场景如会议室显示屏、商业广告显示屏等，对显示效果的色彩还原度、分辨率要求较高。这里面部份采用了SMD封装技术，像贴片式封装结构较为紧凑、色彩还原度好等优点能够较好地发挥；还有COB封装技术因其集成度高、发光均匀的特性也被广泛用于室内显示屏。

• 在新兴的微型显示器领域，如VR / AR设备中的显示器，Micro - LED封装技术的应用潜力巨大。由于其超薄、低功耗和高光效等特点，可以在满足设备小体积、高分辨率需求的同时，提供清晰、逼真的视觉体验。

• 背光应用方面：在电视机、笔记本电脑和平板电脑等设备的背光应用中，封装技术根据不同设备需求而有所区别。例如，Mini - LED封装技术在高端电视机背光方面得到应用，由于其高对比度、宽色域等优点，可以提高液晶显示屏的图像质量；在笔记本电脑背光中，SMD封装技术以其成本低、易于大量生产的特性被广泛采用。

照明领域

• 家用照明方面：普通家庭照明里，基础的白炽灯和荧光灯正逐渐被LED照明灯具取代。在这个过程中，大量使用了性能稳定、成本较低的SMD封装技术的LED灯泡和灯带，供应室内基本的照明需求。并且一些智能照明灯具将多功能集成其中，如采用新型封装技术集成了传感器和调光功能的LED吸顶灯，可以依据房间内的人员活动自动调节亮度，或者根据环境光线变换色温营造舒适的室内光环境。

• 商业照明方面：如商场、超市、酒店等场所，对于照明的要求不仅仅是提供亮度，更是要营造出一种商业氛围。因此高大空间常用高功率的COB封装LED灯具来提供高亮度的大面积照明，而在一些需要重点照明的商品展示区，采用具有高显色性、光束聚焦性能好的特殊封装结构的LED射灯。并且，一些智能化的商业照明系统通过采用新颖的LED封装技术并集成控制芯片，可以实现根据客流量、营业时间等因素进行照明布局调整和灯光强度调节等高级功能。

国际上LED封装最新技术动态

在国际上，LED封装技术不断发展并且具有不同发展特点。

• 在研发投入方面

• 发达国家（如美国、日本、韩国等）的一些大型企业投入大量资金和人力到LED封装技术研发上。这些企业往往利用自己强大的技术储备和研发力量探索新的封装材料、结构和工艺。例如日本的企业在LED封装中的材料科学研究方面处于领先地位，在一些高性能陶瓷基板或者特种荧光粉的研发上成果显著；而美国的企业则侧重于将高科技技术（如纳米技术、MEMS技术等）引入到LED封装领域探索新的封装技术方向，如基于MEMS工艺的LED芯片封装技术等通过不同方向的探索开发尝试在LED封装技术上取得新的突破。

• 在应用推广方面

• 在国际高端市场，如欧洲豪华汽车品牌的汽车照明会率先采用最新的LED封装技术成果，之后这种技术会逐步向中低端汽车产品线扩散。例如激光大灯技术，其中LED封装部分就包含着最新和高端的封装技术手段，如特殊的散热结构、高精度光学设计等元素，先在少数高端汽车旗舰车型上使用，然后逐渐应用在更多高端汽车产品线上，最终向普通汽车产品推广。

• 在新兴科技产品领域，美国硅谷等地的科技企业在其高端智能手机、头戴式显示设备（如高端VR / AR设备）等产品中积极采用新型LED封装技术，如Micro - LED封装技术。通过这些科技企业强大的市场推广能力和产品消费引领能力，带动全球LED封装技术朝着这些新兴技术方向发展。

• 在产业链合作方面

• 国际大型企业之间加强合作，像芯片制造商与封装厂商之间合作更加紧密。例如三星这样的大型半导体企业既制造芯片又涉足封装业务，会在内部进行整合产业链优势资源应用到LED封装新品开发上；还有一些国际芯片制造商与专门的封装设备制造商合作共同开发适用于新型封装工艺的设备，提高封装工艺的效率和质量。这种产业链上不同企业环节之间的深度合作有助于加速LED封装新技术的研发、创新和市场化进程。

功率LED清洗剂W3210的产品特点：

1、PH 值呈中性，对铝、铜、镍、塑料、标签等敏感材料上显示出绝佳的材料兼容性。

2、用去离子水按一定比例稀释后不易起泡，可适用于喷淋、超声工艺。

3、不含卤素，材料环保；气味清淡，使用液无闪点，使用安全，不需要额外的防爆措施。

4、由于PH中性，减轻污水处理难度。

功率LED清洗剂W3210的适用工艺：

W3210水基清洗剂适用于在线式或批量式喷淋清洗工艺，也可应用于超声清洗工艺。

功率LED清洗剂W3210产品应用：

W3210可以应用于不同类型的焊剂残留的水基清洗剂。产品为浓缩液，清洗时可根据残留物的清洗难易程度，用去离子水稀释后再进行使用，安全环保使用方便，是电子精密清洗高端应用的理想之选。

综上所述，车规级LED封装技术是一个涉及多个方面的复杂系统，需要满足严格的汽车工业标准。随着汽车行业的快速发展，车规级LED封装技术将持续进化，以满足不断增长的市场需求。