3． 正在变化与未来即将改变的LED 封装技术

随着芯片功率密度的不断增大， 特别是半导体照明技术发展的需求， 对LED封装的光学、热学、电学和机械结构等提出了新的、更高的要求。

由前文所叙述得知，高光效技术的发展路线可以预见现有的封装工艺与封装材料并不能适用于未来的封装要求。由于芯片内量子效率的提升所以产生的热量会减少，芯片有源层的有效电流密度会大幅度上升。芯片整体发热量减少了，所以对于封装形式的散热面积要求也会减少， 目前采用的厚重散热的封装结构将会发生大的变化，所以LED芯片效率提高使芯片面积大幅度减小，从而改变封装的方式，使单一器件的光输出大大增加，现在，单颗高效率LED芯片面积大幅度减小（250mil2＝60LM）。发热变少与应用上对单一LED光源的高光通量需求使集成化封装成为主流。集成化封装LED器件的热聚集效应使LED器件的整体导热效率变得极为重要。能够大幅度减低热阻的封装技术可能成为LED芯片封装技术的主流，倒装的回流焊技术只要解决芯片良率与成本问题，这将会革命性的减低封装的成本，会使非金线焊接技术的倒装封装技术大规模应用。当然仿PC硬度的硅胶成型技术、非球面的二次光学透镜技术等出光技术都将成为LED封装技术的基础。定向定量点胶工艺、图形化涂胶工艺、二次静电喷莹光粉工艺、膜层压法三基色荧光粉涂布工艺、芯片沉积加压法等白光工艺都将应用在LED封装工艺中，将会改善LED器件的出光效率与光色分布。

SMD的发展趋势

SMD封装， 是Surface Mounted Devices的缩写， 意为：表面贴装器件， 它是SMT（Surface Mount Technology 中文： 表面黏着技术） 元器件中的一种。目前SMD是封装技术的最大宗产品，尤其是2835型的封装型式目前几乎占据了主流照明市场，预测未来五年内SMD还会是LED的主流，但是会逐步降低比率，但是维持半壁江山还是有机会的，未来SMD会有下列趋势迎接其它技术的竞争：

a）  中功率成为主流封装方式。目前市场上的产品多为大功率LED产品或是小功率LED产品，它们虽各有优点，但也有着无法克服的缺陷。而结合两者优点的中功率LED产品应运而生，成为主流封装方式。

b）  新材料在封装中的应用。由于耐高温、抗紫外以及低吸水率等更高更好的环境耐受性， 热固型材料EMC（Epoxy Molding Compound）、热塑性PCT、改性PPA以及类陶瓷塑料等材料将会被广泛应用。

c）  相较于PPA或是陶瓷基板，EMC封装方案为采用环氧树脂材料为主，更容易实现大规模的量大生产需求，透过量的扩增进一步压缩制造成本，另外环氧树脂材料应用更为弹性，不仅尺寸可以轻易重新设计，加上材料更小、更容易进行切割处理，终端产品元器件的设计更为灵活、弹性，所制成的终端光源组件可在小体积上驱动高瓦数，尤其在0．2W～2W左右的光源产品极具竞争力。

COB的发展趋势

目前COB应用逐渐得到普及，凭借低热阻、光型好、免焊接以及成本低廉等优势，COB应用在今后将会继续渗透。COB封装工艺有非常多的优势，甩掉了支架表贴焊接这个环节，COB封装工艺是直接将LED裸芯片固定到焊盘上，所以散热面积相对传统封装工艺要大，材料综合热传导系数也高，散热性好。这也是保证COB封装高可靠性因素中权重最高的一个因素。COB封装省去了灯珠面过回流焊工艺，不再造成传统封装工艺回流焊炉内高温对LED芯片和焊线失效。另外可以跟其它元器件集成封装式的光引擎也是COB的很大优势，集成封装式光引擎也许会是未来COB技术的主流之一。

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要求， 在系统芯片 System on Chip（SOC） 基础上发展起来的一种新型封装集成方式。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、控制电路、光学微结构、传感器等） 集成在一起， 构建成一个更为复杂的、完整的系统。同其他封装结构相比，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， 成本低， 可提供更多新功能， 易于分块测试， 开发周期短等优点。当然COB在光效与发光密度的参数也是大家比较关注的焦点，根据报导，在Ra＞80，R9＞0的高光色质量下，目前国内COB最高光效的数据高达162lm／W，最高流明密度可以到达88lm／mm2，但是在105lm／W的光效之下，流明密度更可以达到220lm／mm2，与美国的cree的280lm／mm2还是有不小的差距，但是已经接近国际大厂的水平。

CSP 的发展趋势

CSP的全名是芯片级封装（Chip Scale Package），就是目前封装业界最怕的无封装制程，如图4 所示，CSP无需支架、金线等传统封装工艺中必须的主要部件材料及固晶、焊金线等封装主要装备。CSP的技术定义为将封装体积和LED芯片一致、或是封装体积应不大于LED芯片20％，且LED仍能具备完整功能的封装器件，而CSP技术所追求的是在器件体积尽可能微缩、减小，却仍须维持相同芯片所应有的光效，而关键器件体积减小后最直接的特点就能实践低成本、小发光面积、更长组件使用寿命的设计目的，再加上小体积器件也表示二次光学的相关光学处理优化弹性更高、处理成本更低，制成的灯具产品能在极小光学结构实践最高亮度与最大发光角度。

图4

CSP发展到现在，如图5所示，技术路线始终有两个方向，单面发光与五面发光，三星LED发展CSP之初，是为了大尺寸背光用途，使用技术比较简单的五面发光技术，同样的技术路线是首尔半导体的WICOP，用来应用于通用照明市场。单面发光技术有日亚与亮锐的CSP产品，由于是单面发光，所以工艺比较复杂，需要在器件的侧面镀反射膜，成本会比较高，但是此产品可以用于高阶的应用例如汽车照明与手机照相的闪光灯，所以目前是CSP技术的未来趋势。

图5

如图6所示，目前日亚化学在单面发光CSP技术处于领先地位，单面发光技术相对与SMD，除了价格目前比较高以外，有非常绝对的优势，可以用在特殊照明的市场应用，例如电子产品的手机照相机闪光灯与液晶背光，汽车大灯，户外照明的路灯隧道灯与投光灯，以及高密度COB产品都可以使用。未来随着大批量CSP制造技术成熟，CSP会持续渗透到更多的照明应用。

图6

目前国内厂商的CSP的亮度表现已经接近日韩水平，市面上可以量产1W级的光效可以到达205lm ／ W（350mA，cRI 80＋，5000K），3W级的产品也可以达到190lm／ W（750mA，cRI 70＋，5000K） 的光效，5W封装技术可以到达170lm／ W（1200mA，CRI70＋，5000K）的光效。性价比更是甩开日韩相关产品，但是由于品牌与专利的关系，目前主流应用例如汽车照明或闪光灯市场还是很难进入。