物超所值！资深工程师多年调研总结LED封装经验
LED在照明市场一直都是关键所在，无论是LED驱动、LED照明设计、LED光学设计、LED散热技术等等都至关重要。本文要讲解的也是LED领域的一部分，LED封装技术。本文就分享资深工程师多年经验总结的LED封装技术。
一. 材料和配件
封装配件：透镜，支架，键合线
封装材料：固晶胶，密封胶，荧光粉
LED支架
①PPA高温尼龙，耐温更高，吸湿更少,热稳定,光稳定,热变形温度约在300度，可过回流焊肯定没问题共晶焊制程，基本也能承受 共晶焊
②LCP塑胶支架，液晶树脂，可满足温度高的共晶焊，有长期耐黄变性，但无法做到PPA能的白度，初始亮度较差而无法大量推广。
③陶瓷LED支架散热性好，价格较为昂贵，约为PPA支架的10倍
支架镀银：提高光反射率
失效模式：
银层与空气中硫化氢、氧化合物、酸、碱、盐类反应，或经紫外线照射，发黄发黑，并导致密封胶和支架剥离。
键合线
金线：电导率大、耐腐蚀、韧性好，最大优点是抗氧化，常用键合线
金银合金线：适用于LED直插和SMD产品封装焊线
镀钯铜线：适用于LED直插和集成电路封装焊线
铜线：高纯铜,适用于功率器件封装焊线，价格金线10%-30%,电导热导 机械性能，焊点可靠性大于金
金线失效模式：
①虚焊脱焊，工艺不当，芯片表面氧化
②和铝的金属间化合物：“紫斑”(AuAl2)和“白斑”(Au2Al)， Au和Al两种元素的扩散速率不同，导致界面处形成柯肯德尔孔洞以及裂纹。降低了焊点力学性能和电学性能
铜线失效模式：
①铜容易被氧化，键合工艺不稳定
②硬度、屈服强度等物理参数高于金和铝，键合时需要更大的超声能量和键合压力，硅芯片造成损伤
透镜
1.硅胶透镜：耐温高(可过回流焊)，体积较小，直径3-10mm。
2.PMMA透镜：光学级PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯，即亚克力)，塑胶类材料
优点：生产效率高(注塑);透光率高(3mm时93%);
缺点：耐温差(热变形温度90度，PMMA灯罩须增加光源和灯罩的距离，或降低光源功率)。
3.PC透镜：光学级尼龙料 (PC)聚碳酸酯，塑胶类材料
优点：生产效率高(注塑);耐温高(130度以上);
缺点：透光率稍底(87%)。
4.玻璃透镜：光学玻璃材料，具有透光率高(97%)耐温高等特点
缺点：易碎、非球面精度不易实现、生产效率低、成本高等。
一次透镜：PMMA,硅胶
二次透镜：PMMA,玻璃
灌封胶，固晶胶
灌封胶作用：
1.对芯片进行机械保护，应力释放
2.一种光导结构
3.折射率介于芯片和空气之间，扩大全反射角，减少光损失
硅胶
按分子链基团的种类分：
①甲基系有机硅胶(大部分，耐侯性更好)
②苯基系有机硅胶(成本高，折射率更好)
按使用领域分：
①透镜填充硅胶
②LED固晶硅胶
按硫化条件分：
①高温硫化型LED硅胶(聚硅氧烷，分子量40～80万)
②室温硫化型LED硅胶(分子量3～6万，双组分和单组分包装)
硅胶优点：
1.耐温
Si-O键为主链结构，键能121千卡/克分子，高于C-C82.6，热稳定性高，高温或辐射化学键不断裂，也耐低温，化学，物理，机械性能，随温度的变化小。
2.耐候性
主键为Si-O，无双键，不易被紫外光和臭氧分解。自然环境下可使用几十年。
3.电气绝缘性能
介电损耗、耐电压、耐电弧、耐电晕、体积电阻系数和表面电阻系数好，电气性能受温度和频率的影响很小。良好拒水性，在湿态条件下使用具有高可靠性。
4.低表面张力和低表面能
疏水、消泡、泡沫稳定、防粘、润滑、上光等性能优异。
在LED上的应用
(1)固晶：混合银粉以提高导热效果，称为固晶银胶。
(2)混荧光粉硅胶
(3)表面填充LED硅胶：保护LED芯片，大功率LED透镜内填充、透镜模封、贴片式平面封装、COB式大面积不规格封装等。
硅胶失效模式
非法添加造成的硅胶失效：
①添加环氧树脂，对PPA的附着会提高，对固化，透光折射和MOD硬度没影响，但会造成胶层的黄变，苯基类的硅胶也会引起变黄。
②添加荧光粉，添加填充物达到要求的硬度，胶层在固化后发生黄边，为了控制颜色的发黄，所以添加荧光粉，半年时间就会失效
硅胶使用中遇到的各种问题：
①固化后表面起皱，由收缩所引起胶中添加有溶剂型的硅树脂造成。
②出现界面层。采用同类物质想近的原理，改变硅胶与其的亲合力。
③荧光粉发生沉淀，室温固化型的胶，因为在硅胶中为了保持其透光性，折射率等，所以不能添加任何的悬浮剂进去，换成升温固化的产品，可以解决这个问题。
④固化后表面不够光滑，这是因为胶遇到S、P等中毒引起，需清洗下模具等系列工具
环氧树脂
成形性、耐热性、良好的机械强度及电器绝缘性。
添加剂：为满足各种要求，需添加硬化剂、促进剂、抗燃剂、偶合剂、脱模剂、填充料、颜料、润滑剂
失效模式：
①环氧树脂在短波照射或者长时间高温下会变黄。
②过回流焊时，环氧耐高温性能差导致环氧与衬底分离，产生光衰死灯等情况，所以应用在大功率照明上时寿命很短。
环氧树脂因为价格低廉(和硅胶完全不是一个级别)，而且储存、使用和可加工性也较硅胶优越，所以低功率LED和一些光感元器件依然使用环氧树脂封装
荧光粉
白光的几种实现形式
1.蓝色LED芯片上涂敷能被蓝光激发的黄色荧光粉
460nm波长的蓝光芯片上涂一层YAG荧光粉，利用蓝光LED激发荧光粉以产生与蓝光互补的555nm波长黄光，并将互补的黄光、蓝光混合得到白光。
2.蓝色LED芯片上涂覆绿色和红色荧光粉
芯片发出的蓝光与荧光粉发出的绿光和红光复合得到白光。
3.紫光或紫外光LED芯片上涂敷三基色或多种颜色的荧光粉
利用该芯片发射的长波紫外光(370nm-380nm)或紫光(380nm-410nm)来激发荧光粉而实现白光发射。
失效模式：
①荧光粉的材质对白光LED的衰减影响很大。有加速老化白光LED的作用
②不同厂商的荧光粉对光衰的影响程度也不相同，这与荧光粉的原材料成分关系密切。
③选用最好材质的白光荧光粉，才有利于衰减控制。
几种荧光粉的比较
1.石榴石型氧化物：
优点：亮度高，发射峰宽，成本低，应用广泛
缺点：只能做出黄粉，激发波段窄，光谱中缺乏红光的成分，显色指数不高，很难超过85
专利：日亚化学垄断
2.硅酸盐荧光粉：
优点：激发波段宽，绿粉和橙粉较好
缺点：发射峰窄，对湿度较敏感，缺乏好的红粉，不太耐高温，不适合做大功率LED，适合用在小功率LED
专利：仍为丰田合成、日亚化学、欧司朗光电半导体等公司所拥有
3. 氮化物与氮氧化物荧光粉：
优点：激发波段宽，温度稳定性好，非常稳定红粉、绿粉较好，蓝色到红色的全部色域
缺点：制造成本较高，发射峰较窄
专利：荷兰Eindhoven大学、日本 材料科学国家实验室(NIMS)、三菱化学公司、Ube工业与欧司朗光电半导体，北京宇极科技。
