什么是LED封装技术？

来自：国际led技术论坛

led封装技术大都是在分立器件封装技术基础上发展与演变而来的，但却有很大的特殊性。一般情况下，分立器件的管芯被密封在封装体内，封装的作用主要是保护管芯和完成电气互连。而led封装则是完成输出电信号，保护管芯正常工作，输出：可见光的功能，既有电参数，又有光参数的设计及技术要求，无法简单地将分立器件的封装用于led。

led的核心发光部分是由p型和n型半导体构成的pn结管芯，当注入pn结的少数载流子与多数载流子复合时，就会发出可见光，紫外光或近红外光。但pn结区发出的光子是非定向的，即向各个方向发射有相同的几率，因此，并不是管芯产生的所有光都可以释放出来，这主要取决于半导体材料质量、管芯结构及几何形状、封装内部结构与包封材料，应用要求提高led的内、外部量子效率。常规φ5mm型led封装是将边长0.25mm的正方形管芯粘结或烧结在引线架上，管芯的正极通过球形接触点与金丝，键合为内引线与一条管脚相连，负极通过反射杯和引线架的另一管脚相连，然后其顶部用环氧树脂包封。反射杯的作用是收集管芯侧面、界面发出的光，向期望的方向角内发射。顶部包封的环氧树脂做成一定形状，有这样几种作用：保护管芯等不受外界侵蚀；采用不同的形状和材料性质(掺或不掺散色剂)，起透镜或漫射透镜功能，控制光的发散角；管芯折射率与空气折射率相关太大，致使管芯内部的全反射临界角很小，其有源层产生的光只有小部分被取出，大部分易在管芯内部经多次反射而被吸收，易发生全反射导致过多光损失，选用相应折射率的环氧树脂作过渡，提高管芯的光出射效率。用作构成管壳的环氧树脂须具有耐湿性，绝缘性，机械强度，对管芯发出光的折射率和透射率高。选择不同折射率的封装材料，封装几何形状对光子逸出效率的影响是不同的，发光强度的角分布也与管芯结构、光输出方式、封装透镜所用材质和形状有关。若采用尖形树脂透镜，可使光集中到led的轴线方向，相应的视角较小；如果顶部的树脂透镜为圆形或平面型，其相应视角将增大。

一般情况下，led的发光波长随温度变化为0．2-0．3nm／℃，光谱宽度随之增加，影响颜色鲜艳度。另外，当正向电流流经pn结，发热性损耗使结区产生温升，在室温附近，温度每升高1℃，led的发光强度会相应地减少1％左右，封装散热；时保持色纯度与发光强度非常重要，以往多采用减少其驱动电流的办法，降低结温，多数led的驱动电流限制在20ma左右。但是，led的光输出会随电流的增大而增加，目前，很多功率型led的驱动电流可以达到70ma、100ma甚至1a级，需要改进封装结构，全新的led封装设计理念和低热阻封装结构及技术，改善热特性。例如，采用大面积芯片倒装结构，选用导热性能好的银胶，增大金属支架的表面积，焊料凸点的硅载体直接装在热沉上等方法。此外，在应用设计中，pcb线路板等的热设计、导热性能也十分重要。

进入21世纪后，led的高效化、超高亮度化、全色化不断发展创新，红、橙led光效已达到100im／w，绿led为501m／w，单只led的光通量也达到数十im。led芯片和封装不再沿龚传统的设计理念与制造生产模式，在增加芯片的光输出方面，研发不仅仅限于改变材料内杂质数量，晶格缺陷和位错来提高内部效率，同时，如何改善管芯及封装内部结构，增强led内部产生光子出射的几率，提高光效，解决散热，取光和热沉优化设计，改进光学性能，加速表面贴装化smd进程更是产业界研发的主流方向。

led半导体照明 led半导体照明(发光二极管，英文简称LED)是一种新型的固态光源，已经在特殊照明领域显现出节能效果，例如景观照明(替代霓虹灯)节能70%、交通信号灯 (替代白炽灯)节能80%。目前LED发光效率已高于白炽灯，预计2010年将超过荧光灯，有望进入占全球电力消耗15-20 %的普通照明领域，节能的效果将更加显著。综合其低功耗、长寿命等特点，在全球能源危机，环保压力又极大的情况下，半导体照明已被世界公认为一种节能环保的重要途径，正以更快的速度拓展其多种应用范围。随着技术的不断提升，大尺寸液晶电视背光源、汽车、商业和工业用照明已逐步成为LED主要应用领域。

2006年全球LED的市场超过70亿美元，年均增长率超过20 %，未来5-10年将形成500-1000亿美元以上的潜在市场。鉴于半导体照明产业令人鼓舞的发展前景，近年日本“21世纪光计划”、美国“下一代照明计划”、欧盟“彩虹计划”、韩国“GaN半导体发光计划”等政府计划纷纷启动。面对半导体照明市场的巨大诱惑，世界三大传统照明工业巨头飞利浦、通用电气、欧司朗也与半导体公司合作，成立半导体照明企业。一场抢占半导体照明新兴产业制高点的争夺战，已经在全球打响．

加强自主创新，实现我国半导体照明的跨越式发展

我国已成为世界第一大照明电器生产国和出口国，2006年中国照明行业产值约1600亿元，出口100亿美元，但仅占全球市场18 %，大而不强。面对千载难逢的历史机遇，发展中国的半导体照明新兴产业已经时不我待。2003年6月，科技部联合信息产业部、教育部、建设部、中科院、轻工业联合会等单位，成立国家半导体照明工程协调领导小组，紧急启动了国家半导体照明工程。经过“十五”期间工程的组织与实施，功率型芯片和功率型白光封装达到国际产业化先进水平，发光功率和发光效率分别达到189 mW和47 lm/W，改变了过去蓝光芯片主要依赖进口的不利局面；包括LED车灯、矿灯等四大类140多个新产品陆续开发成功，大部分已实现了批量生产。2006年国产芯片市场占有率44%，2001-2006年LED市场销售额增长率48 %，2006年LED封装产值146亿元。

已经形成了从外延片生产、芯片制备、器件封装到集成应用的比较完整的研发体系。预计2010年我国半导体照明及相关产业产值将达到1000亿元。

2006年初，国务院发布了《国家中长期科学和技术发展规划纲要》，“高效节能、长寿命的半导体照明产品”被列入中长期规划第一重点领域(能源)的第一优先主题(工业节能)，在国内外引起广泛关注。2006年10月，国家“十一五”863计划“半导体照明工程”重大项目正式启动。我国半导体照明产业正在进入自主创新、实现跨越式发展的重大历史机遇期。

“十一五”国家半导体照明工程的发展，将重点围绕半导体普通白光照明的目标，强调创新性，突破白光照明技术的部分核心专利，实现重点跨越；强化技术集成，围绕重大战略产品，产学研上下游联合攻关，解决制约产业发展的共性关键技术；实施产业技术联盟与人才培养、基地建设战略，建立完善的技术创新体系与特色产业集群，提升产业持续创新的能力，最终形成有自主知识产权和中国特色的半导体照明新兴产业。

促进产学研联合通过联盟搭建半导体照明自主创新交流合作服务平台

在国家半导体照明工程协调领导小组的引导和支持下，国家半导体照明工程研发及产业联盟(简称“联盟”)成立于2004年10月，由国内40余家从事半导体照明行业的骨干企业和科研院所按照“自愿、平等、合作”的原则发起成立。联盟旨在“联合、创新、求实、发展”，以推进半导体照明的技术进步和产业化为目标，充分利用现有资源，通过建立网站，举办各类活动，探索资源共享机制，以共赢的商业模式提倡上下游企业的联盟合作、集群创新式的区域合作和全球范围内资源整合的国际合作，为政府出台相关产业政策提供决策参考，实现行业自律，促进联盟成员的自身发展，提升中国半导体照明产业的国际竞争力。

“十五”期间，联盟积极参与半导体照明工程战略研究工作，通过承办“中国国际半导体照明论坛与展览会”( CHINA SSL )以及首届国家半导体照明工程创新大奖赛等工作广泛开展国际及区域间合作，促进人才引进和信息交流。联盟秘书处设在“中国半导体照明网”( www.china-led.net )，目前已成为国内外备受关注的LED专业垂直门户网站之一，日均点击率5000次，月均浏览量35.7万人次；联盟还积极参与奥运、世博等重大工程的示范工作，首次在国内半导体照明行业和重大工程建设单位之间搭建了供需交流平台，并积极推进半导体照明行业标准的制定与实施，参与制定了行业标准3项，2项标准将于2007年颁布实施。

“十一五”是我国半导体照明自主创新、实现跨越式发展的关键时期，在2006年7月深圳召开的国家半导体照明工程协调领导小组第四次工作会议上，明确提出“要重点支持建立以企业为主体的体系，要支持建立企业间的战略联盟”。“十一五”期间，联盟将继续完善组织机构，提升业界地位，深化合作机制，促进资源共享。为产、学、研深入合作搭建桥梁，成为政府与企业、研发机构之间的纽带；能够在我国半导体照明产业的技术创新与产业发展的重要时期，起到积极地推动和促进作用。为新兴的科技产业如何形成完整的技术创新体系探索可行的建设思路和发展模式，为建设有国际竞争力的中国半导体照明新兴产业贡献一份力量。

整合各方资源继续打造高水平、重实效的国际交流合作与交易平台

为了促进我国半导体照明产业的不断升级，国家半导体照明工程启动后，协调领导小组办公室十分重视开展与海内外科技界、产业界的交流与合作。在国家相关部门、行业组织和地方政府的大力支持下，自2004年起，国家半导体照明研发及产业联盟联合有关单位已分别在上海、厦门和深圳成功主办三届“中国国际半导体照明论坛暨展览会”( CHINA SSL )。海内外的官、产、学、研、用、资等精英荟萃，共谋半导体照明产业发展大计；并且高层次的国际论坛与展览会同期召开，相得益彰，提供了全产业链范围内的交流合作平台。

在海内外业界人士的高度关注与广泛支持下，CHINA SSL的规模不断扩展。论坛累计参会人数达到1400人，展览会观众人数累计超过30000人。2006年7月12日-14日在深圳举办的2006 CHINA SSL，共有524名海内外知名专家、政府官员参加论坛；157家国内外知名企业参展，CHINA SSL已成为中国规模最大、内容最全、影响最广的半导体照明专业盛会。

面对“十一五”半导体照明工程的新战略目标，作为国家科技部唯一授权并重点支持的半导体照明领域权威会展，将从2007年起，在上海和深圳两个城市轮流举办年度性的China SSL盛会，强势打造高水平、重实效的国际交流合作与交易平台。第四届CHINA SSL将于2007年8月22日-24日在上海举行，国家半导体照明工程协调领导小组第五次工作会议也将同期在上海召开。

为加强会展资源的整合，以增强其带动效应。自2007年4月起CHINA SSL主办方将与“中国(上海)国际LED与半导体照明展览会”( Lighting EXPO )的主办方——上海市光电子行业协会展开深度合作，并且与深圳“高交会”的承办方(高交会交易中心)合作，共享超过50万的国内外专业观众数据。同时，也得到了2007CHINA SSL举办地合作单位——上海半导体照明工程技术研究中心的大力支持。为了做好与传统照明的紧密衔接工作，进一步以应用促进半导体照明新兴产业的发展， 2007 CHINA SSL还将与“第十三届中国(上海)照明电器博览会”( LIGHTING CHINA )同期同地举办。由此强强联手、创新运作，充分利用各方资源，组织高质量的买家参观和采购，也将大大减少展商与观众的参展和参观成本，为中外业界提供更优质的服务。2007 CHINA SSL的新技术、新设备、新产品、新材料的信息发布将继续举行并具有国际性，奥运、世博等重大工程的商机也将一并发布。此外，中外机构还将首次策划与组织由国际知名企业高层人士参与的“中外企业发展战略对话”，加强中外业界人士的了解与沟通，寻求共同发展的平台。

led半导体照明技术的提升正在不断拓展新的应用，给社会一个又一个的惊喜；全新升级的CHINA SSL也将给予业界新的影响，促进中国半导体照明产业国际竞争力的快速提高。

在封胶的工序里，胶水会产生一定的内应力，金线的焊接如果是直线的话，内应力有很大的几率崩断金线。二焊加金球也是为了防止二焊点虚焊。二焊虚焊的话问题很多，良品率低，客户使用时发现有断路。

一种固态的半导体器件，LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。

也称为led发光芯片，是led灯的核心组件，也就是指的P-N结。

其主要功能是：把电能转化为光能，芯片的主要材料为单晶硅。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。

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