LED封裝產業2016年發展趨勢：無引線覆晶封裝形式

　　技術進步和市場需求是LED產業發展的兩大動力。LED封裝經歷了各種封裝形態的傳統正裝封裝和有引線倒裝封裝發展歷程。隨著市場需求變化、LED晶片製備技術和LED封裝技術的發展，LED封裝將主要朝著高功率、多晶片集成化、高光效及高可靠性、小型化的方向發展。

　　LED封裝產業發展歷程及未來趨勢

　　從中國LED封裝發展歷程上看，有傳統正裝封裝用LED晶片、有引線覆晶(Flip-Chip)封裝用LED晶片和無引線覆晶封裝用LED晶片等幾種結構，無引線覆晶LED封裝技術是未來LED封裝的主流技術。

　　一、LED封裝發展歷程和發展趨勢

　　隨著晶片技術發展和市場對更高亮度的需要，各種形態的封裝產品大量產生，從早期的引腳式LED器件、貼片式印製電路板(PCB)結構、聚鄰苯二醯胺(PPA)、聚對苯二甲酸己二甲醇酯(PCT)及熱固性環氧樹酯(EMC)結構LED器件到現今的氮化鋁陶瓷結構、高功率集成板上晶片封裝(ChipOnBoard，COB)、各類覆晶等不同形態的封裝。中國LED封裝形式的演變如圖1所示。

　　未來LED封裝將圍繞照明應用，主要朝著高功率、小型化、多晶片集成化、高光效及高可靠性方向發展。為提升白光LED器件流明成本效率，解決封裝器件大電流高功率工作條件下的散熱、實現高光效及高可靠性等技術問題將成為新的主題。

　　二、正裝封裝和覆晶封裝優缺點

　　LED封裝可以簡單分為正裝晶片封裝與覆晶封裝。覆晶封裝又分為有引線覆晶封裝和無引線覆晶封裝。覆晶封裝是利用LED倒裝晶片與各種封裝材料通過特定的技術方案進行有效組合成產品的封裝工藝。倒裝晶片之所以被稱為「倒裝」，是相對於正裝封裝金屬線鍵合(WireBonding)連接方式的工藝而言。正裝封裝的LED晶片電氣面朝上，而LED倒裝晶片的電氣面朝下，相當於將前者翻轉過來，故稱其為「倒裝晶片」，倒裝LED晶片的光從藍寶石襯底取出，不必從電流擴散層取出，不透光的電流擴散層可以加厚，增加電流密度。

　　1、LED正裝晶片封裝

　　2016-2021年中國LED封裝材料擴建產業市場運行暨產業發展趨勢研究報告顯示，正裝晶片封裝採用銀膠或白膠將晶片固定在基板上，通過引線實現電氣連接。銀膠或白膠含環氧樹脂，長期環境穩定性較差，其熱阻較高，在LED長時間通電過程中粘接力逐漸變差，易導致LED壽命縮短;且引線很細，耐大電流衝擊能力較差，僅能承受10g左右的作用力，當受到冷熱衝擊時，因各種封裝材料的熱失配，易導致引線斷裂從而引起LED失效。單顆LED晶片正裝結構如圖2所示。

　　LED正裝晶片封裝的優點是：①晶片製備工藝成熟;②封裝工藝比較成熟。

　　LED正裝晶片封裝的缺點是：①電極、焊點、引線遮光;②熱傳導途徑很長：藍寶石粘結膠支架金屬基板;③熱傳導係數低：藍寶石熱傳導率為20W/(m·K)、粘結膠熱傳導率為2W/(m·K);④熱積累影響晶片和螢光粉可靠性。

　　2、有引線覆晶封裝

　　有引線覆晶封裝是通過導熱粘結膠將LED倒裝晶片固定在基板上，再利用金線進行電氣連接。其中倒裝晶片是通過植金球的方式將LED正裝晶片倒裝在矽(Si)襯底基板上，並在Si襯底上製備電極，形成倒裝晶片。有引線覆晶封裝結構圖如圖3所示。

　　有引線覆晶封裝的優點為：①藍寶石襯底向上，無電極、焊點、引線遮光，出光效率提升;②傳熱效果較好，易傳導。

　　有引線覆晶封裝的缺點為：①熱傳導途徑較長：金屬焊點→矽基板→導熱粘結膠→支架熱沉;②有引線連接，大電流承受能力有限，存在引線虛焊引起的可靠性問題。

　　3、無引線覆晶封裝

　　無引線覆晶封裝是通過共晶/回流焊接技術將電極接觸面鍍層為錫(Sn)或金(Au)-錫等合金的水平電極晶片直接焊接於鍍有金或銀的基板上，既可固定晶片，又可電氣連接和熱傳導。無引線覆晶封裝結構如圖4所示。

　　無引線覆晶封裝的優點為：①無電極、焊點、引線遮光;②無引線阻礙，可實現平面塗覆螢光粉及超薄封裝;③電氣連接為面接觸，可耐大電流衝擊;④熱傳導途徑短：金錫焊點→氮化鋁陶瓷/金屬基板;⑤金屬界面導熱係數更高，熱阻更小;⑥完全擺脫引線和粘結膠的束縛，表現出優異的力、熱、光、電性能。

　　三、未來無引線覆晶封裝形式

　　隨著外延、晶片製備技術發展及IC晶片級微封裝技術在LED中的應用，基於覆晶的無引線封裝技術將成為未來引領市場的一種LED封裝新技術。

　　目前有晶片、封裝廠商在開展無引線封裝技術研發及產業化，主要有以下2種方式：一種是晶片廠商直接做成已塗布好螢光粉的LED晶片級器件，該LED晶片級器件可通過固晶回流焊工藝直接焊接到線路基板上製成光源板，如CREEXQ-E、三星LM131A、晶電16×16免封裝晶片產品。

　　另一種是封裝廠商採用類共晶/回流焊方式將晶片廠商推出的水平電極倒裝晶片封裝成各種無引線封裝產品(如圖6)，如晶科電子(廣州)有限公司、台灣隆達電子股份有限公司及深圳市天電光電科技有限公司、江西省晶瑞光電有限公司等推出的陶瓷基板3535、2016、高功率COB等功率型封裝產品。

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