1.LED封装技术及材料概述

Led是目前广泛应用于照明、显示、信息、传感器等诸多领域的半导体发光二极管。根据功率和应用要求，LED器件使用相应的封装材料，主要包括环氧树脂，硅树脂和无机封装材料。

封装材料、封装工艺、封装设备需要相互匹配，基本上是一一对应的关系。LED封装的主要方法如下:

1) 基于液体胶水的点胶和灌封；

2) 基于固态EMc的传递成型；

3) 基于半固化胶膜的真空压制型；

4) 其他特殊的包装方法，例如基于液体树脂的模具注射成型，刷涂或印刷，喷涂和其他基于触变胶的包装工艺。

1.1点胶灌封技术

点胶工艺的核心设备包括点胶机 (带气压、柱塞泵、齿轮泵等送料方式) 、带坝或反光杯的一体式金属支架，包装材料为双组份或单组份胶。液体环氧树脂和液体硅凝胶基本上都采用双组分包装，因为双组分有利于材料的长期储存，但在点胶和灌封之前需要充分混合以达到均匀。为了将胶水与无机材料如荧光粉混合，需要使用高速双行星分散器，以确保无机材料均匀地分散在有机树脂内。混合材料需要按照供应商推荐的操作方法进行封装，并在规定的时间内用完，否则，无机材料不能长时间稳定地分散在液体胶水中，会发生团聚和沉降。此外，在组分A和B混合后，即使在室温下储存，也会发生化学交联或吸湿性，这会影响材料的粘度稳定性。环氧树脂主要以酸酐为固化剂，配置为加成反应型封装材料，该环氧树脂为a、B两组分配方。此外，环氧树脂可以基于阳离子反应机理配制为单组分胶。这种阳离子反应配方材料具有更多的耐热性和高温耐黄变性，但由于催化体系成本较高，无法广泛应用，仅局限于触变性要求较高的包装领域。LED封装应用中使用的有机硅溶液主要使用金属铂来催化含有双键的有机硅氧烷和含有硅氢的有机硅氧烷的加成反应体系。反应体系通常配制为a和B的双组分封装材料，稳定且易于储存。大多数LED封装粘合剂是热固化材料，一些封装材料使用UV光固化系统用于特殊应用。对于热固化材料，点胶后，需要在150度的高温下烘烤胶水约2-5小时，以实现完全固化的包装。当树脂固化时，树脂会发生一定的体积收缩，产生收缩应力，对树脂与芯片、芯片与银胶、金丝焊点、树脂与支架的粘接界面都会产生一定的影响。因此，封装材料和封装工艺直接关系到LED器件的系统稳定性，封装工程师需要系统细致地研究和分析，以确定最佳的封装工艺和封装材料。

基于热固性树脂封装材料的1.2传递模塑技术

传递模塑是一种传递模塑技术，它由三个要素组成: 成型机，芯片及其支撑材料以及EMC (环氧模塑料) 封装树脂。主要成型机设备的分类和生成经济性汇总在表1中。

有两种类型的芯片支架: 金属支架 (引线框架) 和基板 (PCB基板)。全安装芯片通过导电或不导电的芯片键合粘合剂键合到支架或基板上，然后通过金线 (某些产品为铝线或铜线) 连接到芯片和支架上。倒装芯片通过焊膏或共晶焊接附接到支撑件，从而消除了对引线接合的需要。

用于LED封装的环氧树脂成型材料EMC是一种在室温下半固化的固体树脂材料，由环氧树脂，固化剂和特殊添加剂组成，并且是圆柱形的 “蛋糕”。工业界通常将35毫米、46毫米、48毫米的直径称为 “扁面包”，适用于传统成型机; 13毫米、14毫米、16毫米的直径称为 “小蛋糕”，适用于MGP模具或自动模具机。EMC在通常为150 °C的包装温度下开始熔化，并被层压机的传递杆推动通过流动通道并注入包含芯片的腔体中。EMC在高温下会发生固化反应，并失去流动性，在成型机完成转移注射后，经过几分钟的保压，可以确保EMC固化完成，LED封装过程完成。

图1是EMC注射成型的示意图。

基于半固化有机硅荧光膜的1.3热压封装技术

胶膜层压技术是近五年来新兴的中大功率led的CSP (芯片级封装) 封装方法。LED CSP结构具有光色均匀、散热结构优良、放置尺寸小等优点，应用于电视背光、手机背光、车灯、闪光灯、商业照明等智能照明领域，与传统形式化的LED封装形式相比，而贴膜技术具有不可替代的技术优势，将推动LED领域的快速发展。CSP在LED行业的概念是基于IC行业的概念，即封装器件的尺寸不超过未封装裸芯片的1.14倍。LED行业的CSP概念与IC略有不同，它与倒装芯片技术紧密结合，也就是说，它消除了引线键合的需要，可以直接由灯厂表面贴装SMT使用。

图2: 基于半固化有机硅荧光膜的热压封装技术

封装LED CSP的核心技术是在芯片的五个光泽表面上形成可控且均匀的荧光胶层。在胶膜技术成熟之前，通过喷涂荧光胶在芯片表面形成荧光层。喷涂工艺是根据发光二极管的色温设计的，需要7-15次反复喷涂才能达到设计要求，所以生产效率不好。借助精密压装设备和压装夹具，以及半固化荧光膜的稳定性和均匀性，荧光膜层压法可以高精度、高效率地生产CSP，大大提高生产效率。

图3是粘膜层压方法的示意图

荧光膜层压工艺的核心步骤是: 将芯片阵列晶体倒装在耐热胶膜上，在真空压制夹具中与预制的荧光胶膜结合，5-10分钟真空保压和薄膜固化，硬化胶膜和芯片阵列切割。真空压制设备需要具备上下模板的高精度温度控制、快速抽真空、软合模行程控制等基本工艺能力。以35mil * 35mil倒装芯片为例，标准100毫米 * 100毫米压装夹具可容纳6,000个芯片阵列; 成熟量产的压合机操作台一次可放置4件标准压装夹具，因此可以得出结论，单台机器的CSP生产能力 (以10分钟的压制周期计算) 为144K/hr。因此，荧光胶膜层压是一种高效、低成本、易于控制的CSP制造方法。

2.LED封装新兴细分领域中的封装材料

按材料化学成分分类，LED封装材料主要有环氧树脂和有机硅; 按封装应用和封装工艺分类，封装材料细分较多。表2显示了包装材料的形式，包装工艺，包装产品的应用以及材料供应商的竞争情况。

2.1细分市场1: 用于小功率指示芯片的环氧树脂EMC封装

低功率led用于封装在基板或金属支架上的芯片中，并且由于体积大以及对良率和效率的激烈竞争，制造商基本上使用传递模塑方法将其与固体环氧树脂封装在一起。主流产品包括ChipLED 0603，0805，用于红色，绿色，蓝色和黄色光的1206，可以是单色，双色或RGB全色。