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LED照明推广尚需解决环氧树脂封装关

新材料在线 发布时间：2005-08-17 00:00

超高亮度LED的应用面不断扩大，首先进入了特种照明的市场领域，目前业界正在全力进行普通照明市场的开发。LED用于照明的意义已广为所知，然而其环氧树脂封装等技术难关尚未攻克。

由于LED芯片输入功率的不断提高，对这些功率型LED的环氧树脂封装技术提出了更高的要求。功率型LED封装技术主要应满足以下两点要求：一是封装结构要有高的取光效率，二是热阻要尽可能低，这样才能保证功率LED的光电性能和可靠性。除了芯片本身外，器件的封装技术也举足轻重。

目前关键的封装技术工艺有：一是散热技术。传统的指示灯型LED封装结构，一般是用导电或非导电胶将芯片装在小尺寸的反射杯中或载片台上，由金丝完成器件的内外连接后用环氧树脂封装而成，其热阻高达250℃/W～300℃/W，新的功率型芯片若采用传统式的LED封装形式，将会因为散热不良而导致芯片结温迅速上升和环氧碳化变黄，从而造成器件的加速光衰直至失效，甚至因为迅速的热膨胀所产生的应力造成开路而失效。因此对于大工作电流的功率型LED芯片，低热阻、散热良好及低应力的新的封装结构是功率型LED器件的技术关键。可采用低阻率、高导热性能的材料粘结芯片；在芯片下部加铜或铝质热沉，并采用半包封结构，加速散热；甚至设计二次散热装置，来降低器件的热阻。在器件的内部，填充透明度高的柔性硅改性环氧材料，在可承受的温度范围内不会因温度骤然变化而导致器件开路，也不会出现变黄现象。零件材料也应充分考虑其导热、散热特性，以获得良好的整体热特性。

　　功率型LED分为功率LED和W级功率LED两种。功率LED的输入功率小于1W(几十毫瓦功率LED除外)；W级功率LED的输入功率等于或大于1W。国外功率LED封装，最早有HP公司于20世纪90年代初推出“食人鱼”封装结构的LED，并于1994年推出改进型的“SnapLED”，有2种工作电流(分别为70mA和150mA，输入功率可达0.3W)，接着OSRAM公司推出“PowerTOPLED”，之后一些公司推出多种功率LED的封装结构，这些结构的功率LED比原支架式封装的LED输入功率提高几倍，热阻降为几分之一；W级功率LED是未来照明的核心部分，所以世界各大公司投入很大力量，其中松下公司于2003年推出由64只芯片组合封装的大功率白光LED。日亚公司于2003年推出号称是全世界最亮的白光LED，其光通量可达600lm，输出光束为1000lm时，耗电量为30W，最大输入功率为50W，提供展览的白光LED模块发光效率达33lm/W。有关多芯片组合的大功率LED，许多公司根据实际市场需求，不断开发出很多新结构封装的新产品，其开发研制的速度非常快。

　　国内LED封装产品的品种较齐全，目前约有LED封装厂商200家左右，封装能力超过200亿只/年，封装的配套能力也很强。但是很多封装厂为私营企业，规模偏小。比较好的企业有：台湾UEC公司(国联)采用金属键合(MetalBonding)技术封装的MB系列大功率LED的特点是，用Si代替GaAs衬底，散热好，并以金属黏结层作光反射层，提高光输出。中国电子科技集团公司第13研究所对功率型LED环氧树脂封装技术开展研究工作，并开发出功率LED产品。其他有实力的LED封装企业(外商投资除外)，如佛山国星、厦门华联等，很早就开展功率型LED的研发工作并取得了较好的效果，如“食人鱼”和PLCC封装结构的产品均可批量生产，并已研制出单芯片1W级的大功率LED环氧封装的样品。

　　国内LED环氧封装技术的发展也面临困难。据中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)介绍，对于大功率LED封装技术的研究开发，目前国家尚未正式支持投入，国内研究单位很少介入，封装企业投入研发的力度(人力和财力)还很不够，形成国内对封装技术的开发力量薄弱的局面，封装的技术水平与国外相比还有相当的差距。

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