一 大功率高亮度LED导电胶、导电银胶

导电胶是IED生产封装中不可或缺的一种胶水，其对导电银浆的要求是导电、导热性能要非常好，剪切强度要大，并且粘结力要强。

NYAG-XW230系列导电胶、导电银胶是高端电子粘结剂，其电性好、剪切力强、流变性也很好、并且吸潮性低。特别适合大功率高亮度LED的封装。

NYAG-XW230系列涵盖和满足不同要求的需要，特别适合大功率高亮度LED用，导热系数为：26-60 W剪切强度大于：3000PSI，为行业之最（具体参数见规格书）。

二 LED封装技术

1 引言

　　LED是一类可直接将电能转化为可见光和辐射能的发光器件，具有工作电压低，耗电量小，发光效率高，发光响应时间极短，光色纯，结构牢固，抗冲击，耐振动，性能稳定可靠，重量轻，体积小，成本低等一系列特性。

　　在LED产业链接中，上游是LED衬底晶片及衬底生产，中游的产业化为LED芯片设计及制造生产，下游归LED封装与测试，开发低热、优异光学特性、高可靠的封装技术是新型LED走向实用、走向市场的产业化必经之路。

2 LED封装的特殊性

　　LED的核心发光部分是由p型和n型半导体构成的pn结管芯，当注入pn结的少数载流子与多数载流子复合时，就会发出可见光，紫外光或近红外光。但pn结区发出的光子是非定向的，即向各个方向发射有相同的几率，因此，并不是管芯产生的所有光都可以释放出来，这主要取决于半导体材料质量、管芯结构及几何形状、封装内部结构与包封材料，应用要求提高LED的内、外部量子效率。用作构成管壳的环氧树脂须具有耐湿性，绝缘性，机械强度，对管芯发出光的折射率和透射率高。选择不同折射率的封装材料，封装几何形状对光子逸出效率的影响是不同的，发光强度的角分布也与管芯结构、光输出方式、封装透镜所用材质和形状有关。

　　一般情况下，LED的发光波长随温度变化为0．2-0．3nm／℃，光谱宽度随之增加，影响颜色鲜艳度。另外，当正向电流流经pn结，发热性损耗使结区产生温升，在室温附近，温度每升高1℃，LED的发光强度会相应地减少1％左右，封装散热；时保持色纯度与发光强度非常重要，以往多采用减少其驱动电流的办法，降低结温，多数LED的驱动电流限制在20mA左右。但是，LED的光输出会随电流的增大而增加，目前，很多功率型LED的驱动电流可以达到70mA、100mA甚至1A级，需要改进封装结构，全新的LED封装设计理念和低热阻封装结构及技术，改善热特性。例如，采用大面积芯片倒装结构，选用导热性能好的银胶，增大金属支架的表面积，焊料凸点的硅载体直接装在热沉上等方法。此外，在应用设计中，PCB线路板等的热设计、导热性能也十分重要。 

3 产品封装结构类型

　　LED产品封装结构的类型，也有根据发光颜色、芯片材料、发光亮度、尺寸大小等情况特征来分类的。单个管芯一般构成点光源，多个管芯组装一般可构成面光源和线光源，作信息、状态指示及显示用，发光显示器也是用多个管芯，通过管芯的适当连接(包括串联和并联)与合适的光学结构组合而成的，构成发光显示器的发光段和发光点。表面贴装LED可逐渐替代引脚式LED，应用设计更灵活，已在LED显示市场中占有一定的份额，有加速发展趋势。固体照明光源有部分产品上市，成为今后LED的中、长期发展方向。

4 引脚式封装

　　LED脚式封装采用引线架作各种封装外型的引脚，是最先研发成功投放市场的封装结构，品种数量繁多，技术成熟度较高，封装内结构与反射层仍在不断改进。标准LED被大多数客户认为是目前显示行业中最方便、最经济的解决方案，典型的传统LED安置在能承受0．1W输入功率的包封内，其90％的热量是由负极的引脚架散发至PCB板，再散发到空气中，如何降低工作时pn结的温升是封装与应用必须考虑的。包封材料多采用高温固化环氧树脂，其光性能优良，工艺适应性好，产品可靠性高，可做成有色透明或无色透明和有色散射或无色散射的透镜封装，不同的透镜形状构成多种外形及尺寸。

　　LED发光显示器可由数码管或米字管、符号管、矩陈管组成各种多位产品，由实际需求设计成各种形状与结构。以数码管为例，有反射罩式、单片集成式、单条七段式等三种封装结构，连接方式有共阳极和共阴极两种，一位就是通常说的数码管，两位以上的一般称作显示器。反射罩式具有字型大，用料省，组装灵活的混合封装特点，一般用白色塑料制作成带反射腔的七段形外壳，将单个LED管芯粘结在与反射罩的七个反射腔互相对位的PCB板上，每个反射腔底部的中心位置是管芯形成的发光区，用压焊方法键合引线，在反射罩内滴人环氧树脂，与粘好管芯的PCB板对位粘合，然后固化即成。反射罩式又分为空封和实封两种，前者采用散射剂与染料的环氧树脂，多用于单位、双位器件；后者上盖滤色片与匀光膜，并在管芯与底板上涂透明绝缘胶，提高出光效率，一般用于四位以上的数字显示。单片集成式是在发光材料晶片上制作大量七段数码显示器图形管芯，然后划片分割成单片图形管芯，粘结、压焊、封装带透镜(俗称鱼眼透镜)的外壳。单条七段式将已制作好的大面积LED芯片，划割成内含一只或多只管芯的发光条，如此同样的七条粘结在数码字形的可伐架上，经压焊、环氧树脂封装构成。单片式、单条式的特点是微小型化，可采用双列直插式封装，大多是专用产品。LED光柱显示器在106mm长度的线路板上，安置101只管芯(最多可达201只管芯)，属于高密度封装，利用光学的折射原理，使点光源通过透明罩壳的13-15条光栅成像，完成每只管芯由点到线的显示，封装技术较为复杂。

　　半导体pn结的电致发光机理决定LED不可能产生具有连续光谱的白光，同时单只LED也不可能产生两种以上的高亮度单色光，只能在封装时借助荧光物质，蓝或紫外LED管芯上涂敷荧光粉，间接产生宽带光谱，合成白光；或采用几种(两种或三种、多种)发不同色光的管芯封装在一个组件外壳内，通过色光的混合构成白光LED。这两种方法都取得实用化，日本2000年生产白光LED达1亿只，发展成一类稳定地发白光的产品，并将多只白光LED设计组装成对光通量要求不高，以局部装饰作用为主，追求新潮的电光源。

5 表面贴装封装

　　早期的SMD LED大多采用带透明塑料体的SOT-23改进型，外形尺寸3．04×1．11mm，卷盘式容器编带包装。在SOT-23基础上，研发出带透镜的高亮度SMD的SLM-125系列，SLM-245系列LED，前者为单色发光，后者为双色或三色发光。近些年，SMD LED成为一个发展热点，很好地解决了亮度、视角、平整度、可靠性、一致性等问题，采用更轻的PCB板和反射层材料，在显示反射层需要填充的环氧树脂更少，并去除较重的碳钢材料引脚，通过缩小尺寸，降低重量，可轻易地将产品重量减轻一半，最终使应用更趋完美，尤其适合户内，半户外全彩显示屏应用。

6 功率型封装

　　LED芯片及封装向大功率方向发展，在大电流下产生比Φ5mmLED大10-20倍的光通量，必须采用有效的散热与不劣化的封装材料解决光衰问题，因此，管壳及封装也是其关键技术，能承受数W功率的LED封装已出现。5W系列白、绿、蓝绿、蓝的功率型LED从2003年初开始供货，白光LED光输出达1871m，光效44．31m／W绿光衰问题，开发出可承受10W功率的LED，大面积管；匕尺寸为2．5×2．5mm，可在5A电流下工作，光输出达2001m，作为固体照明光源有很大发展空间。

　　Luxeon系列功率LED是将A1GalnN功率型倒装管芯倒装焊接在具有焊料凸点的硅载体上，然后把完成倒装焊接的硅载体装入热沉与管壳中，键合引线进行封装。这种封装对于取光效率，散热性能，加大工作电流密度的设计都是最佳的。其主要特点：热阻低，一般仅为14℃／W，只有常规LED的1／10；可靠性高，封装内部填充稳定的柔性胶凝体，在-40-120℃范围，不会因温度骤变产生的内应力，使金丝与引线框架断开，并防止环氧树脂透镜变黄，引线框架也不会因氧化而玷污；反射杯和透镜的最佳设计使辐射图样可控和光学效率最高。另外，其输出光功率，外量子效率等性能优异，将LED固体光源发展到一个新水平。

　　Norlux系列功率LED的封装结构为六角形铝板作底座(使其不导电)的多芯片组合，底座直径31．75mm，发光区位于其中心部位，直径约(0.375×25．4)mm，可容纳40只LED管芯，铝板同时作为热沉。管芯的键合引线通过底座上制作的两个接触点与正、负极连接，根据所需输出光功率的大小来确定底座上排列管芯的数目，可组合封装的超高亮度的AlGaInN和AlGaInP管芯，其发射光分别为单色，彩色或合成的白色，最后用高折射率的材料按光学设计形状进行包封。这种封装采用常规管芯高密度组合封装，取光效率高，热阻低，较好地保护管芯与键合引线，在大电流下有较高的光输出功率，也是一种有发展前景的LED固体光源。

　　在应用中，可将已封装产品组装在一个带有铝夹层的金属芯PCB板上，形成功率密度LED，PCB板作为器件电极连接的布线之用，铝芯夹层则可作热沉使用，获得较高的发光通量和光电转换效率。此外，封装好的SMD LED体积很小，可灵活地组合起来，构成模块型、导光板型、聚光型、反射型等多姿多彩的照明光源。

　　功率型LED的热特性直接影响到LED的工作温度、发光效率、发光波长、使用寿命等，因此，对功率型LED芯片的封装设计、制造技术更显得尤为重要。

a. 超软, 有良好的可压缩性, 一定的弹性, 对清除气隙效果显著, 厚度系列为0.5mm-5mm.

b. 良好的导热性, 导热率通常为0.5W/mK – 15 W/mK

c. 阻燃, 达UL94V0.

d. 绝缘效能良好, 有非常高的介电常数和耐击穿电压.

e. 硅脂溢出少, 服役温度范围广.

T-pli系列- 低压力下热导率最高,达6 W/mK

T-flex系列 - 柔软, 可压缩性好, 同时具有一定的弹性.

200:V0 - 1.1 W/mK

400:1.5W/mK

500 :2.8W/mK

600 :3 W/mK

T-putty系列 超软,非常容易压缩.

502: 3.0W/mK

504 1.8W/m/K

2. 导热膏脂和相变导热材料系列:

导热膏脂为膏状低热阻, 高热导率导热材料, 热导率通常为0.25W/mK – 4 W/mK, 1500系列为环保型硅基导热脂, 热导率为0.021 °C-in2/W at 50 psi, 2500系列为无硅导热膏脂,适用于高速高档CPU, 次二者均可使用自动化点胶方式成型, 方便大规模的生产装配. 而相变材料通常会在特定的稳定发生状态变化, 通常由固态变成液态, 从而将热阻间隙充分填充. 因在室温时为固体, 故方便保存和装配.

主要相变材料类别:

T-pcm 900 系列

T-pcm FSF5系列

T-pcm AL52 铝基导热材料复合型

T-mate 2900系列

3. 导热绝缘材料系列:

? 热导率一般为:0.25W/mK – 6 W/mK, 具有非常好的抗剪力, 高的耐击穿电压, 绝缘导热综合性能良好. 厚度范围0.005in-0.02”(0.128mm-0.504mm). 通常由玻璃纤维+导热硅材料复合而成.

4. 铝基导热覆铜板：

为导热绝缘材料，电解铜箔，铝基散热板的复合层压材料，有单面板，双面板，多层板，不仅具有良好的导热散热性能，而且具有良好的电磁屏蔽，电磁兼容性能。能很好的满足新技术条件下线路板向高集成，高密度，多功能，高频率，高速度，超小体积方面的要求。

5．导电导热材料：

主要有T-gon 系列，为石墨型材料，可满足特殊条件下及导电，又导热的需求。

间隙填充材料: 用于填充发热体与散热体之间的空气间隙, 以增强热传导性. 其主要特性:

a. 超软, 有良好的可压缩性, 一定的弹性, 对清除气隙效果显著, 厚度系列为0.5mm-5mm.

b. 良好的导热性, 导热率通常为0.5W/mK – 15 W/mK

c. 阻燃, 达UL94V0.

d. 绝缘效能良好, 有非常高的介电常数和耐击穿电压.

e. 硅脂溢出少, 服役温度范围广.

T-pli系列- 低压力下热导率最高,达6 W/mK

T-flex系列 - 柔软, 可压缩性好, 同时具有一定的弹性.

200:V0 - 1.1 W/mK

400:1.5W/mK

500 :2.8W/mK

600 :3 W/mK

T-putty系列 超软,非常容易压缩.

502: 3.0W/mK

504 1.8W/m/K

2. 导热膏脂和相变导热材料系列:

导热膏脂为膏状低热阻, 高热导率导热材料, 热导率通常为0.25W/mK – 4 W/mK, 1500系列为环保型硅基导热脂, 热导率为0.021 °C-in2/W at 50 psi, 2500系列为无硅导热膏脂,适用于高速高档CPU, 次二者均可使用自动化点胶方式成型, 方便大规模的生产装配. 而相变材料通常会在特定的稳定发生状态变化, 通常由固态变成液态, 从而将热阻间隙充分填充. 因在室温时为固体, 故方便保存和装配.

主要相变材料类别:

T-pcm 900 系列

T-pcm FSF5系列

T-pcm AL52 铝基导热材料复合型

T-mate 2900系列

3. 导热绝缘材料系列:

? 热导率一般为:0.25W/mK – 6 W/mK, 具有非常好的抗剪力, 高的耐击穿电压, 绝缘导热综合性能良好. 厚度范围0.005in-0.02”(0.128mm-0.504mm). 通常由玻璃纤维+导热硅材料复合而成.

4. 铝基导热覆铜板：

为导热绝缘材料，电解铜箔，铝基散热板的复合层压材料，有单面板，双面板，多层板，不仅具有良好的导热散热性能，而且具有良好的电磁屏蔽，电磁兼容性能。能很好的满足新技术条件下线路板向高集成，高密度，多功能，高频率，高速度，超小体积方面的要求。

5．导电导热材料：

主要有T-gon 系列，为石墨型材料，可满足特殊条件下及导电，又导热的需求。