LED封装领域的发展趋势分析

 LED是一种半导体发光二极管，已广泛应用于照明、显示、信息和传感器等领域。根据功率和用途要求，LED设备采用相应的包装材料，主要包括环氧树脂、硅树脂和无机包装材料。

包装材料、包装工艺、包装设备需要相互匹配，基本上是一一对应的。LED包装的主流方法如下：

1)基于液态胶水的点胶灌封；

2)基于固态EMC的Transfermolding转入注射成型；

3)基于半固化膜的真空压合成型；

4)其他特殊的包装方法，如基于液态树脂的模具注射成型、基于触变胶的刷涂或印刷、喷涂等。

1.1点胶灌封技术

点胶灌装技术是LED包装中常用的标准工艺。点胶工艺的核心设备包括点胶机（气压、柱塞泵、齿轮泵等）、带围坝或反射杯的金属支架，包装材料为双组分或单组分胶。无论是液态环氧树脂还是液态有机硅胶，基本上都是双组分包装，因为双组分有利于材料的长期储存，但在点胶密封之前，需要充分混合才能使用。为了将胶水与无机材料（如荧光粉）充分混合，必须使用高速双行星分散器，以确保有机树脂中无机材料的均匀分散。混合材料应按供应商推荐的操作方法进行LED包装，并在规定时间内使用。否则，无机材料不能在液体胶中长期稳定分散，会发生团聚和沉降。此外，A、B组分混合后，即使在室温下储存，也会发生化学交联或吸湿，从而影响材料的粘度稳定性。环氧树脂主要以酸酐为固化剂，配置成反应包装材料。这种环氧树脂是A、B双组分配方。此外，环氧树脂还可以根据阳离子反应机制配置成单组分胶。这种阳离子反应配方材料具有更高的耐热性和耐高温黄变性，但由于催化系统成本高，不能广泛使用，仅限于高触变性要求的包装领域。LED包装中使用的有机硅胶主要是金属铂催化双键有机硅氧烷和硅氢有机硅氧烷的加成反应系统。反应系统通常配制成AA、B双组分包装材料，稳定性好，储存方便。LED封装胶多为热固化材料，部分封装材料为特殊应用采用UV光固化系统。对于热固化材料，点胶后，胶水需要在150度左右2-5小时的高温下烘烤，才能完全固化包装。树脂固化时，树脂会产生一定的体积收缩和收缩应力，对树脂与芯片、芯片与银胶的粘结、金线焊点、树脂与支架的结合界面产生一定的影响。因此，包装材料和包装工艺与LED设备的系统稳定性直接相关，包装工程师需要系统、详细的研究和分析，以确定最佳的包装工艺和包装材料。

1.2基于热固性树脂封装材料的转入塑料封装材料(TransferMolding)技术

Transfermolding是将塑封机、芯片及其支撑材料转入塑封技术，EMC(EpoxyMoldingCompound)包装树脂由三个要素组成。

芯片的支撑包括金属支架(leadframe)和基板(PCBsubstrate)两种。正式芯片由导电或非导电固晶胶粘在支架或基板上(diebonding)，然后通过金线（部分产品用铝线或铜线）连接芯片和支撑接头。倒置芯片通过锡膏或共晶焊接固定在支撑上，避免金线连接(wirebonding)。

LED包装环氧树脂塑料包装EMC是由环氧树脂、固化剂和特殊添加剂组成的半固化树脂材料，常温为固体，呈圆柱形“蛋糕”。该行业通常直径为35毫米、46mm、48mm称为“大饼”，适用于传统塑封机；直径13mm、14mm、16mm为“饼料”，适用于MGP模或全自动模机。EMC在包装温度下，一般为1500。°C开始融化。在塑料密封机的传输杆的推动下，通过流道注入含芯片的模腔。EMC在高温下会发生固化反应，失去流动性。塑料密封机转入注射后，经过几分钟的压力保护，可以保证EMC完全固化，完成LED包装过程。

1.3基于半固化有机硅荧光膜的热压封装技术

胶膜压合技术是近五年新兴的中大功率LEDCSP(chipscalepackage)包装方法。LEDCSP结构具有光色均匀、散热结构优良、安装尺寸小等优点。在电视背光、手机背光、灯光、闪光灯、商业照明和智能照明领域，与传统的正式LED包装形式相比，薄膜压缩技术具有不可替代的技术优势，将促进LED领域的快速发展。LED行业的CSP概念是指IC行业的概念，即包装后的设备尺寸不超过包装前裸芯片的1.14倍。LED行业的CSP概念与IC略有不同，即与倒芯片技术紧密结合，即避免金线连接(WireBonding)，可直接供灯具厂贴SMT使用。

包装LEDCSP的核心技术是在芯片的五个出光面上形成一层厚度可控、均匀的荧光胶层。在胶膜技术成熟之前，芯片表面通过喷涂荧光胶形成荧光层。根据LED色温设计，喷涂工艺需要反复喷涂7-15次才能满足设计要求，生产效率差。荧光膜压合法，借助精密压合设备和压合工具，以及半固化荧光膜的稳定性和均匀性，CSP可以高精度、高效率生产，大大提高了生产效率。

荧光膜压合法工艺的核心步骤是:倒置芯片在耐热膜上放置晶体，与预制荧光膜在真空压合处理中结合，5-10分钟真空压合处理，胶膜固化，硬化膜和芯片阵列切割。真空压合设备需要具备上下模板高精度控温、快速抽真空、软模行程控制等基本工艺能力。以35mil*35mil倒置芯片为例，标准100mm*100mm的压合处理器可容纳6000个芯片阵列；成熟量产的压合机操作台一次可放置4个标准压合处理器，可得出单台CSP的生产能力(压合周期10分钟计)为144K/hr。因此，荧光膜压合法是一种高效、低成本、易于控制的CSP制造方法。

LED包装新兴细分领域的包装材料

根据材料的化学成分，LED包装材料主要包括环氧树脂和硅；根据包装应用和包装工艺，包装材料有更多的细分。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。

细分市场1：环氧EMC封装小功率指示用ChipLED

小功率LED用于指示灯的设备采用基板或金属支架包装的Chipled。由于产量大、产量高、效率竞争激烈，厂家基本采用固态环氧树脂包装。主流产品包括红光、绿光、蓝光、黄光Chipled0603、0805、1206等。，可以是单色、双色或RGB全彩。

由于白色家电和消费电子对设备可靠性要求适中，包装材料EMC主要强调：

(1)对PCB基板和镀银金属支架的粘结；

（2）树脂耐回流焊温度，无热应力死灯；

(3)耐返修解焊高温不变黄。日东电工NT-8524是这一细分领域的代表材料、长春化工CV1002和德高化为TC-8020。

细分市场二：小功率白光ChipLED

除彩色chipled外，指示灯的应用还需要白光设备；此外，白光chipled还可用于单色LCD背光、汽车氛围灯、汽车显示屏背光等高端应用。由于功率低(0)，这种LED设备W)，不需要使用耐蓝光能力较高的有机硅材料，而是使用中高耐蓝光环氧树脂EMC混合荧光粉，以便