大功率白光LED封裝設(shè)計(jì)與研究進(jìn)展

1、大功率白光LED封裝設(shè)計(jì)與研究進(jìn)展陳明祥摘 要：由于封裝設(shè)計(jì)、材料和結(jié)構(gòu)的不斷創(chuàng)新使LED性能不斷提高。本文從光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、機(jī)械、可靠性等方面,詳細(xì)評(píng)述了大功率白光LED封裝的設(shè)計(jì)和研究進(jìn)展，并對(duì)封裝材料和工藝進(jìn)行了具體介紹。提出LED的封裝設(shè)計(jì)應(yīng)與芯片設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行，并且需要對(duì)光、熱、電、結(jié)構(gòu)等性能統(tǒng)一考慮。在封裝過程中，雖然材料（散熱基板、熒光粉、灌封膠）選擇很重要，但封裝工藝（界面熱阻、封裝應(yīng)力）對(duì)LED光效和可靠性影響也很大。關(guān)鍵詞：固態(tài)照明；大功率LED；白光LED；封裝Innovative advances in packaging design and research of

2、high-power white LEDAbstracts: Innovative designs, materials and structures of packaging have led to dramatic improvements of the performance in LED technology, round breaking performance records are being reported constantly. An overview of the rapid progresses in packaging design and research of h

3、igh-power white light emitting diodes (LEDs) is presented. This article summaries the packaging designing of LED in optics, thermal, electrics, mechanics and reliability, and introduces the packaging material ands processes in details. It is proposed that packaging and chip of LED should be co-desig

4、ned, and the effect of optical, thermal, electrical and mechanical should be considered at the same time. Although it is important to choose the packaging materials (such as thermal spreading substrate, phosphors and silicone), the interface thermal resistance and thermal stress resulted in packagin

5、g processes have great affect on the optical efficiency and reliability of packaged LED.Keywords: Solid State Lighting, high-power LED, White LED, Packaging1 前言LED制造流程一般分為前道工序(芯片制作)和后道工序(封裝)。其中，LED封裝由于結(jié)構(gòu)和工藝復(fù)雜，并直接影響到LED的使用性能和壽命，一直是近年來的研究熱點(diǎn)，特別是大功率白光LED封裝1-2。LED封裝的主要目的是確保發(fā)光芯片和電路間的電氣和機(jī)械接觸，并保護(hù)發(fā)光芯片不受機(jī)械、熱、

6、潮濕及其它的外部影響。此外，LED的光學(xué)特性也必須通過封裝來實(shí)現(xiàn)。LED封裝方法、材料和工藝的選擇主要由芯片結(jié)構(gòu)、電氣/機(jī)械特性、具體應(yīng)用和成本等因素決定。經(jīng)過40多年的發(fā)展，LED封裝先后經(jīng)歷了支架式(Lead LED)、貼片式(SMD LED)、功率型LED(Power LED)等發(fā)展階段。隨著芯片功率的增大，特別是白光照明發(fā)展的需求，對(duì)LED封裝的光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)和機(jī)械結(jié)構(gòu)等提出了新的要求，傳統(tǒng)的小功率LED封裝結(jié)構(gòu)和工藝難以滿足要求。為有效降低封裝熱阻，提高出光效率，必須采用全新的設(shè)計(jì)思路?；谖覀兦捌诘难芯抗ぷ骱屠斫?，本文對(duì)大功率白光LED封裝設(shè)計(jì)與研究進(jìn)行了介紹。2 封裝設(shè)計(jì)大功率

7、LED封裝設(shè)計(jì)主要涉及光、熱、電和機(jī)械（結(jié)構(gòu)）等方面，如圖1所示。這些因素彼此相互獨(dú)立，又相互影響。其中，光是LED封裝的目的，熱是關(guān)鍵，電和機(jī)械是手段，而性能是具體體現(xiàn)。從工藝兼容性及降低生產(chǎn)成本而言，LED封裝設(shè)計(jì)應(yīng)與芯片設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行，即芯片設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)該考慮到封裝結(jié)構(gòu)和工藝。否則，等芯片制造完成后，可能由于封裝的需要對(duì)芯片結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，從而延長了產(chǎn)品研發(fā)周期和工藝成本，有時(shí)甚至不可能。如采用低溫焊料封裝LED倒裝芯片過程中，需要在硅襯底下表面鍍一層金屬膜（如金），該工藝一般在劃片前的圓片上進(jìn)行，否則等到芯片切割后，根本無法進(jìn)行金屬的沉積。LED產(chǎn)品設(shè)計(jì)機(jī) 械電 學(xué)光 學(xué)熱 學(xué)封裝工藝與結(jié)構(gòu)

8、性能（含可靠性, 加工性, 成本） 圖1 大功率白光LED封裝設(shè)計(jì)框圖2.1 光學(xué)設(shè)計(jì)LED封裝的光學(xué)設(shè)計(jì)包括內(nèi)光學(xué)和外光學(xué)設(shè)計(jì)。內(nèi)光學(xué)設(shè)計(jì)是指灌封膠和熒光粉設(shè)計(jì)，用以提高光通量、光效和光色。由于光通量與光效有關(guān)，而光效則取決于內(nèi)量子效率以及熒光粉轉(zhuǎn)換效率等，因此，內(nèi)光學(xué)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于灌封膠和熒光粉的選擇與應(yīng)用。在LED使用過程中，輻射復(fù)合產(chǎn)生的光子在向外發(fā)射時(shí)產(chǎn)生的損失，主要包括三個(gè)方面：芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷以及材料的吸收；光子在出射界面由于折射率差引起的反射損失；以及由于入射角大于全反射臨界角而引起的全反射損失。因此，很多光線無法從芯片中出射到外部。通過在芯片表面涂覆一層折射率相對(duì)較高的透明膠

9、層(灌封膠)，由于該膠層處于芯片和空氣之間，從而有效減少了光子在界面的損失，提高了取光效率。此外，LED灌封膠的作用還包括對(duì)芯片進(jìn)行機(jī)械保護(hù)，應(yīng)力釋放，并作為一種光導(dǎo)結(jié)構(gòu)。因此，要求其透光率高，折射率高，熱穩(wěn)定性好，流動(dòng)性好，易于噴涂。為提高LED封裝的可靠性，還要求灌封膠具有低吸濕性、低應(yīng)力、耐候環(huán)保等特性。目前常用的灌封膠包括環(huán)氧樹脂和硅膠。其中，硅膠由于具有透光率高（可見光范圍內(nèi)透光率大于99），折射率高（1.4-1.5）,熱穩(wěn)定性好（能耐受200高溫），應(yīng)力低（楊氏模量低），吸濕性低（小于0.2%）等特點(diǎn)，明顯優(yōu)于環(huán)氧樹脂，在大功率LED封裝中得到廣泛應(yīng)用3。研究表明，提高硅膠折射率可

10、減少折射率物理屏障帶來的光子損失，提高外量子效率，但硅膠性能受環(huán)境溫度影響較大。隨著溫度升高，硅膠內(nèi)部的熱應(yīng)力加大，導(dǎo)致硅膠的折射率降低，從而影響LED光效和光強(qiáng)分布4。LED封裝熒光粉的作用在于光色復(fù)合，形成白光。其特性主要包括粒度、形狀、發(fā)光效率、轉(zhuǎn)換效率、穩(wěn)定性（熱和化學(xué)）等，其中，發(fā)光效率和轉(zhuǎn)換效率是關(guān)鍵。熒光粉的選擇必須滿足兩個(gè)條件：一是互補(bǔ)性，即熒光粉材料本身的發(fā)射光譜，必須能與芯片的發(fā)射光譜混合成白光。熒光粉發(fā)光特性直接影響LED的色溫和顯色指數(shù)，通過調(diào)節(jié)熒光粉含量和涂層厚度，色溫可在500020000K變化，而熒光粉濃度增加會(huì)降低發(fā)光效率，且隨著熒光粉涂層厚度加大，藍(lán)色發(fā)光峰下

11、降，黃光增加，色溫降低；另一個(gè)是匹配性。由于熒光粉的轉(zhuǎn)換效率與波長有關(guān)，因此，熒光粉的激發(fā)波長必須與所用芯片的發(fā)射波長相匹配，這樣才能獲得較高的光轉(zhuǎn)換效率。（一般要求熒光粉轉(zhuǎn)換效率大于95，10萬小時(shí)后光轉(zhuǎn)換效率衰減小于15）。此外，有研究表明，溫度對(duì)熒光粉的性能影響很大。隨著溫度上升,熒光粉量子效率降低,出光減少,輻射波長也會(huì)發(fā)生變化，從而引起白光LED色溫、色度的變化，較高的溫度還會(huì)加速熒光粉的老化。其原因在于熒光粉涂層是由環(huán)氧或硅膠與熒光粉調(diào)配而成，散熱性能較差，當(dāng)受到紫光或紫外光的輻射時(shí)，易老化，使發(fā)光效率降低。常用熒光粉尺寸在1um以上，折射率大于或等于1.85，而硅膠的折射率一般在

12、1.5左右。由于兩者間折射率的不匹配，以及熒光粉顆粒尺寸遠(yuǎn)大于光散射極限（30nm），因而在熒光粉顆粒表面存在光散射，降低了出光效率。通過在硅膠中摻入納米熒光粉，可使折射率提高到1.8以上，降低光散射，提高LED出光效率（10-20），并能有效改善光色質(zhì)量5。傳統(tǒng)的熒光粉涂敷方式是將熒光粉與灌封膠混合，然后點(diǎn)涂在芯片上，如圖2(a)。由于無法對(duì)熒光粉的涂敷厚度和形狀進(jìn)行精確控制，導(dǎo)致出射光色彩不一致，出現(xiàn)偏藍(lán)光或者偏黃光。而基于噴涂工藝的保形涂層（Conformal coating）技術(shù)可實(shí)現(xiàn)熒光粉的均勻涂覆，保障了光色的均勻性6，如圖2(b)所示。但研究表明，當(dāng)熒光粉直接涂覆在芯片表面時(shí)，由

13、于光散射的存在，出光效率較低。有鑒于此，美國Rensselaer 研究所提出了一種光子散射萃取工藝（Scattered Photon Extraction method，SPE)，通過在芯片表面布置一個(gè)聚焦透鏡，并將含熒光粉的玻璃片置于距芯片一定位置，不僅提高了器件可靠性，而且大大提高了光效（60）?；赟PE技術(shù)的LED封裝結(jié)構(gòu)如圖2(c) 所示7。反光杯透明膠層反光杯散射光摻熒光粉膠層摻熒光粉玻璃片反光杯發(fā)光芯片摻熒光粉膠層貼片膠 (a) 傳統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu) （b）采用保形涂層的封裝結(jié)構(gòu) (c) 基于SPE的封裝結(jié)構(gòu)圖2 大功率白光LED封裝結(jié)構(gòu)LED封裝外光學(xué)設(shè)計(jì)是指對(duì)出射光束進(jìn)行會(huì)聚、整形，

14、以形成光強(qiáng)均勻分布的光場。主要包括反射聚光杯設(shè)計(jì)（一次光學(xué)）和整形透鏡設(shè)計(jì)（二次光學(xué)），對(duì)陣列模塊而言，還包括芯片陣列的分布等。由于LED光源是朗伯分布的，出射光束發(fā)散角大，光強(qiáng)分布不均勻，如果不對(duì)光束進(jìn)行會(huì)聚，難以滿足照明所需的高亮度要求。實(shí)際上，許多LED應(yīng)用中都需要對(duì)芯片發(fā)出的朗伯分布光進(jìn)行會(huì)聚，使之變?yōu)楦咚构夥植?，并具有特定的發(fā)散角。分析表明，具有復(fù)合拋物線形狀的反光杯的會(huì)聚效果最好，可以形成均勻的遠(yuǎn)場光分布8。光束整形一般采用透鏡方案，考慮到封裝后的集成要求，用于光束整形的透鏡必須微型化。微透鏡陣列在光路中可以發(fā)揮二維并行的會(huì)聚、整形、準(zhǔn)直等作用，具有排列精度高，制作方便可靠，易于與

15、其它平面器件耦合等優(yōu)點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)大功率LED的光束整形提供了很好的解決方案。研究表明，采用衍射微透鏡陣列取代普通透鏡或菲涅爾微透鏡，可大大改善光束質(zhì)量，提高出射光強(qiáng)度，如圖3所示9-10。 (b) 圖3 衍射微透鏡陣列及其對(duì)LED的光束整形效果為提高大功率LED的光通量，可通過以下方法來實(shí)現(xiàn)：(1) 提高內(nèi)量子效率，減少熱功率密度，由于技術(shù)所限，實(shí)現(xiàn)起來有一定難度；(2) 增加LED器件的工作電流，從而提高LED器件的電功率，但散熱存在困難；(3) 采用大尺寸芯片或多芯片陣列。其中，采用大功率芯片會(huì)降低光效，而多芯片陣列集成雖然受限于價(jià)格、空間、電氣連接、散熱等問題，仍不失為一種行之有效的方法。

16、對(duì)于LED多芯片陣列封裝模塊，發(fā)光均勻性主要取決于封裝密度、芯片間距以及芯片與目標(biāo)面的距離。對(duì)于44陣列模塊，獲得均勻光分布的最大芯片間距dmax為11：dmax其中，Z為芯片與目標(biāo)面的距離，m為芯片常數(shù)，與芯片出光半角q1/2關(guān)，一般取為7080。圖4顯示了芯片間距對(duì)光強(qiáng)均勻性的影響。d=dmaxd=1.1dmax圖4 不同芯片間距對(duì)光強(qiáng)均勻性的影響2.2 熱學(xué)設(shè)計(jì)由于輸入電能的8090轉(zhuǎn)變成為熱量（只有大約1020轉(zhuǎn)化為光能），且LED芯片面積小，因此，芯片散熱是LED封裝必須解決的關(guān)鍵問題12。好的散熱系統(tǒng)，可以在同等輸入功率下得到較低的工作溫度，延長LED的使用壽命；或在同樣的溫度限制

17、范圍內(nèi)，增加輸入功率或芯片密度，從而增加LED燈的亮度。結(jié)溫是衡量LED封裝散熱性能的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)，由于散熱不良導(dǎo)致的pn結(jié)溫度升高，將嚴(yán)重影響到發(fā)光波長、光強(qiáng)、光效和使用壽命。LED封裝散熱設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于芯片布置、材料選擇（鍵合材料、基板材料）與工藝、熱沉設(shè)計(jì)等。對(duì)于小功率LED（如普通的5mmLED，其功率僅為0.065W），發(fā)熱問題并不嚴(yán)重，即使熱阻較高（一般高于100/W），采用普通的封裝結(jié)構(gòu)即可。而半導(dǎo)體照明用的高亮度白光LED，一般采用大功率LED芯片，其輸入功率為1W或更高，芯片面積約為11mm2，因此熱流密度高達(dá)100W/cm2以上。此外，對(duì)于大功率LED封裝，為提高光通量

18、，一般采用陣列模塊方式13，由于發(fā)光芯片的高密度集成，散熱基板上的溫度很高，必須采用熱導(dǎo)率較高的基板材料和合適的封裝工藝，以降低封裝熱阻。圖5為一個(gè)典型的LED封裝散熱結(jié)構(gòu)圖。圖5 大功率LED封裝散熱結(jié)構(gòu)示意圖對(duì)于LED封裝器件而言，熱阻主要包括材料（散熱基板和熱沉結(jié)構(gòu)）內(nèi)部熱阻和界面熱阻。散熱基板的作用就是吸收芯片產(chǎn)生的熱量，并傳導(dǎo)到熱沉上，實(shí)現(xiàn)與外界的熱交換。常用的散熱基板材料包括硅、金屬（如鋁、銅）、陶瓷（如Al2O3、AlN、SiC）和復(fù)合材料等。其中，硅和陶瓷材料加工困難，成本高，金屬材料的熱膨脹系數(shù)（CTE）和比重大，均難以滿足高密度封裝要求。金屬基復(fù)合材料（如AlSiC）可以將

19、金屬材料（Al）的高導(dǎo)熱性和增強(qiáng)體材料（SiC）的低熱脹系數(shù)結(jié)合起來，具有熱導(dǎo)率高（大于200W/mK）,熱膨脹系數(shù)（CTE）可調(diào)，比重小，強(qiáng)度和硬度高，制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，在微電子、微波電子、光電子等功率型半導(dǎo)體封裝中得到廣泛應(yīng)用，并已開始應(yīng)用于大功率LED封裝中14。Lamina Ceramics公司則自行研制了低溫共燒陶瓷金屬基板（LTCC-M），并開發(fā)了相應(yīng)的LED封裝技術(shù)。該技術(shù)首先制備出適于共晶焊的大功率LED芯片和相應(yīng)的陶瓷基板，然后將LED芯片與基板直接焊接在一起。由于該基板上集成了共晶焊層、靜電保護(hù)電路、驅(qū)動(dòng)電路及控制補(bǔ)償電路，不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且由于材料熱導(dǎo)率高，熱界面少，大大

20、提高了散熱性能，為大功率LED陣列封裝提出了解決方案15。圖6 (a)為LED封裝用低溫共燒陶瓷金屬基板。銅層AlN基板 圖6（a）低溫共燒陶瓷金屬基板 圖6（b）覆銅陶瓷基板截面示意圖德國Curmilk公司研制的高導(dǎo)熱性覆銅陶瓷板，由陶瓷基板（AlN或Al2O3）和導(dǎo)電層（Cu）在高溫高壓下燒結(jié)而成，沒有使用黏結(jié)劑，因此導(dǎo)熱性能好、強(qiáng)度高、絕緣性強(qiáng)，如圖6（b）所示。其中氮化鋁（AlN）的熱導(dǎo)率為160W/mk，熱膨脹系數(shù)為4.0106/（與硅的熱膨脹系數(shù)3.2106/相當(dāng)），從而降低了封裝熱應(yīng)力。研究表明，封裝界面對(duì)熱阻影響也很大，如果不能正確處理界面，就難以獲得良好的散熱效果。例如，室溫

21、下接觸良好的界面在高溫下可能存在界面間隙，基板的翹曲也可能會(huì)影響鍵合和局部的散熱。改善LED封裝的關(guān)鍵在于減少界面和界面接觸熱阻，增強(qiáng)散熱。因此，芯片和散熱基板間的熱界面材料（TIM）選擇十分重要16。LED封裝常用的TIM為導(dǎo)電膠和導(dǎo)熱膠，由于熱導(dǎo)率較低，一般為0.5-2.5W/m.K，致使界面熱阻很高。而采用低溫焊片、焊膏或者內(nèi)摻納米顆粒的導(dǎo)電膠作為熱界面材料，可大大降低界面熱阻。除選用高熱導(dǎo)率散熱基板和熱界面材料外，如何將LED器件產(chǎn)生的熱量有效耗散到環(huán)境中也是一個(gè)關(guān)鍵。常用的熱沉結(jié)構(gòu)分為被動(dòng)和主動(dòng)散熱。被動(dòng)散熱一般選用具有高肋化系數(shù)的翅片，通過翅片和空氣間的自然對(duì)流將熱量耗散到環(huán)境中。

22、該方案結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，但由于自然對(duì)流換熱系數(shù)較低，只適合于芯片功率較低（10W），集成度不高的情況。對(duì)于大功率LED封裝，則必須采用主動(dòng)散熱，如翅片風(fēng)扇、熱管、液體強(qiáng)迫對(duì)流、微通道致冷、相變致冷等，根據(jù)不同的應(yīng)用需要選用不同的方案。比如在功率密度不高、成本要求較低的情況下，優(yōu)先采用翅片風(fēng)扇的散熱方法；對(duì)于成本要求不高、功率密度中等、封裝尺寸小的應(yīng)用，則采用熱管比較合適；而對(duì)于功率密度較高，要求LED器件溫度較低的場合，采用液體強(qiáng)迫對(duì)流和微通道致冷比較可行。圖7為臺(tái)灣 NeoPac公司研制的72W高亮度LED八卦燈，采用了翅片熱管的被動(dòng)散熱方式。圖8為華中科技大學(xué)研制的200W超大功率LED

23、照明模塊，采用了強(qiáng)制水冷的散熱方案。 圖7 72W高亮度LED封裝模塊 圖8 200W超大功率LED照明模塊2.3 電學(xué)設(shè)計(jì)LED封裝的電學(xué)設(shè)計(jì)是指通過電路來實(shí)現(xiàn)對(duì)LED的控制，包括電源驅(qū)動(dòng)，色彩和亮度等性能的變化，以及使用過程中的電流、溫度、光學(xué)特性的自動(dòng)反饋，甚至根據(jù)時(shí)序的變化，實(shí)現(xiàn)周期性控制17?？刂齐娐纷鳛長ED封裝的一部分，可有效解決LED封裝和結(jié)構(gòu)的難題，因此愈來愈受到重視18。如便攜式LED器件的電源電壓會(huì)隨著使用時(shí)間的延長而降低，通過調(diào)壓電路的電壓自動(dòng)補(bǔ)償功能，可保證電源的工作穩(wěn)定，從而提高光源的穩(wěn)定性和有效使用壽命。大功率白光LED的優(yōu)勢要得到體現(xiàn), 特別是要保證它的長壽命和

24、色彩均勻的特點(diǎn), 其驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)至關(guān)重要。根據(jù)LED的I-V特性，其工作電流If 與正向電壓Vf 呈指數(shù)關(guān)系。由于每個(gè)LED的正向電壓Vf 值不同（與芯片制造工藝有關(guān)）, 且溫度對(duì)Vf 影響較大，Vf 的稍微增加, If 值會(huì)急劇增大，使LED功耗和溫度急劇增加，導(dǎo)致LED的破壞性使用。因此，恒壓驅(qū)動(dòng)方式雖然結(jié)構(gòu)簡單，但可靠性差。而恒流驅(qū)動(dòng)正相反，即使LED本身Vf 值有所偏差，或者溫度發(fā)生變化，或者電源電壓發(fā)生一定的波動(dòng), 由于恒流源的存在, LED本身的工作狀態(tài)保持不變，并且由于LED光輸出與If 基本成正比關(guān)系, 一定的If 對(duì)應(yīng)的光輸出是一定的，從而也使LED本身的發(fā)熱、亮度和色度維持在恒

25、定的水平。2. 4 機(jī)械(結(jié)構(gòu))設(shè)計(jì)LED封裝的機(jī)械設(shè)計(jì)包括結(jié)構(gòu)尺寸，可加工性及制造成本等。從某種程度而言，LED封裝結(jié)構(gòu)是上述光學(xué)和熱學(xué)設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)。根據(jù)LED器件的不同應(yīng)用要求，封裝結(jié)構(gòu)可以差別很大。圖9為一種大功率高亮度LED封裝結(jié)構(gòu)，同時(shí)具有高效散熱、電路控制、及對(duì)出射光束進(jìn)行會(huì)聚整形等功能19。直流電源高效散熱結(jié)構(gòu)（翅片）發(fā)光芯片陣列復(fù)合拋物線型聚光杯電源及控制電路微透鏡陣列圖9 一種高亮度LED封裝結(jié)構(gòu)2. 5 可靠性設(shè)計(jì)與測試 LED器件的失效模式包括電失效（電流、電壓過載）、熱失效（如高溫導(dǎo)致的灌封膠黃化、光學(xué)性能劣化等）和封裝失效（如引線斷裂，脫焊等）20。LED的使用壽命

26、以平均失效時(shí)間（MTTF）來定義，一般指LED的輸出光通量衰減為70（也有定義為50）的使用時(shí)間。由于LED的壽命長，通常采取加速環(huán)境試驗(yàn)的方法進(jìn)行可靠性測試與評(píng)估，測試內(nèi)容主要包括高溫儲(chǔ)存（100，1000h）、低溫儲(chǔ)存（55，1000h）、高溫高濕（85/85，1000h）、高低溫循環(huán)（8555）、熱沖擊、耐腐蝕性、抗溶性、機(jī)械沖擊等。3 結(jié)語LED封裝是一個(gè)涉及到多學(xué)科（如光學(xué)、熱學(xué)、機(jī)械、電學(xué)、力學(xué)、材料、半導(dǎo)體等）的研究課題。從某種角度而言，LED封裝不僅是一門制造技術(shù)（Technology），而且是一門基礎(chǔ)科學(xué)（Science），良好的封裝需要對(duì)熱學(xué)、光學(xué)、材料和工藝力學(xué)等物理本質(zhì)

27、的理解和應(yīng)用。LED封裝設(shè)計(jì)應(yīng)與芯片設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行，并且需要對(duì)光、熱、電、結(jié)構(gòu)等性能統(tǒng)一考慮。在封裝過程中，雖然材料（散熱基板、熒光粉、灌封膠）選擇很重要，但封裝工藝（如界面熱阻、封裝應(yīng)力）對(duì)LED光效和可靠性影響也很大，大功率白光LED封裝必須采用新材料，新工藝，新思路。參考文獻(xiàn)1 Robert F. Karlicek. High Power LED Packaging. Proc. of 2005 Conference on Lasers & Electro-Optics (CLEO), 2005, 337-3392 錢可元, 胡飛, 吳慧穎等. 大功率白光LED封裝技術(shù)研究. 半導(dǎo)體光電,

28、 Vol.26 (2), 2005, 118-1203 Ann W. Norris, Maneesh Bahadur, Makoto Yoshitake, et al. Novel Silicone Materials for LED Packaging. Proc. of SPIE, Vol. 5941, 2005, 1-74Bill Riegler and Rob Thomaier. Index-matching silicones enable high-brightness LED packaging. LEDs magazine, Feb., 2006, 19-215 N. Task

29、ar, R. Bhargava, J. Barone, et al. Quantum Confined Atom based Nanophosphors for Solid State Lighting. Proc. of SPIE, Vol. 5187, 2004, 133-1416 Daniel A. Steigerwald, Jerome C. Bhat, Dave Collins, et al. Illumination With Solid State Lighting Technology. IEEE Joural on selected topics in quantum ele

30、ctronics, Vol. 8, No.2, 2002, 310-3207 Nadarajah Narendran. Improved Performance of White LED. Proc. of SPIE, Vol. 5941, 2005, 1-68 Thomas Brukilacchio, Charles Demilo. Beyond the Limitations of Todays LED Packages: Optimizing High Brightness LED Performance by a Comprehensive Systems Design Approac

31、h. Proceedings of SPIE, Vol. 5366, 2005, 161-1729 Tasso R. M. Sales, Stephen Chakmakjian, Donald J. Schertler, et al. LED illumination control and color mixing with engineered diffusers. Proc. of SPIE, Vol. 5530, 2005, 133-14010 Markus rossi and Michael gale. Micro-optics promote use of LEDs in cons

32、umers goods. LEDs magazine, July, 2005, 27-2911 Ivan Moreno and Rumen I. Tzonchev. Effects on illumination uniformity due to dilution on arrays of LEDs. Proc. of SPIE, Vol. 5529, 2005, 268-27512 Mehmet Arika, Charles Beckerb, Stanton Weaverb, et al. Thermal Management of LEDs: Package to System. Proc. of SPIE, Vol. 5187, 2004, 647513 J. T. Hsu, W.K. Han, C