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维普资讯 2004年第45卷第2,3期合刊 光电技术ELECTRO-OPTICSTECHNOLOGY vol1．45No．2、3．2004 发光二极管封装技术进展 马建良 (南京东大微电子公司．南京210028) 摘要 本文介绍了几种主要的发光二极管的封装技术，并对国外先进的封装技术及国内封装技术的现 状进行了剖析。 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，发展突飞猛进，现已能批量生产整个可见光谱段各种颜色的 高亮度，高性能产品。行业分析机构CIR的研究报告预测，全球发光二极管的市场销售额将 从2004年的32亿美元增至2008年的56亿美元。 CIR的报告称，在2004年到2008年，高亮度发光二极管( LED)或基于半导体的灯 具的市场销售额将由16亿美元增至26．4亿美元；而超高亮度发光二极管将占这类产品出货 的大部分。但是，2008年，高亮度发光二极管和超高亮度发光二极管将占发光二极管营收的 绝大部分。国产红、绿、橙、黄的LED产量约占世界总量的l2％，“十五”期间的产业目标是达 到年产300亿只的能力，实现超高亮度AIGalnP的LED外延片和芯片的大生产，年产10亿只 以上红、橙、黄超高亮度LED管芯，突破GaN材料的关健技术．实现蓝、绿、白的LED的中批 量生产。据预测，到2005年国际上LED的市场需求量约为2000亿只。销售额达800亿美元。 在LED产业量中，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封装与测试国内LED产业中有20余家上、中游研制及生产单位和150 余家后道封装企业，高端封装产品还未见推向市场。目前，完成GaN基蓝绿光LED中游工艺 技术产业化研究，力争在短期内使产品的性能指标达国外同时期同类产品的水平，开发白光照 明光源用的功率型LED芯片等新产品。科技部将投入8000万元资金，启动国家半导体照明 工程，注意终端产品，先从特种产品做起，以汽车、城市景观照明作为市场突破口，把大功率、高 亮度LED放在突出位置，它的成果将要服务于北京奥运会和上海世博会。无庸质疑．产业链 中的衬底、外延、芯片、封装、应用需共同发展，多方互动培植，封装是产业链中承上启下部分。 需要关注与重视。研发低热阻、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，从某种意义上讲是链接产业与市场的钮带，只有封装好的才能成为终 端产品，才能投入实际应用，才能为顾客提供服务，使产业链环环相扣。无缝畅通。 2 LED封装的特殊性 LED封装技术大都是在分立器件封装技术基础上发展与演变而来的，但却有很大的特殊 性。一般情况下，分立器件的管芯被密封在封装体内，封装的作用主要是保护管芯和完成电气 维普资讯 第2、3期合刊 马建良：发光二极管封装技术进展 91 互连。而LED封装则是完成输出电信号。保护管芯正常工作。输出可见光的功能。既有电参 数。又有光参数的设计及技术要求。无法简单地将分立器件的封装用于LED。 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。常规 (~5mm型LED封装是将边长0．25ram的正方形管芯粘结或 烧结在引线架上。管芯的正极通过球形接触点与金丝。键合为内引线与一条管脚相边。负极通 过反射杯和引线架的另一管脚相连。然后其顶部用环氧树脂包封。反射杯的作用是收集管芯 侧面、界面发出的光。向期望的方向角内发射。顶部包封的环氧树脂做成一定形状。有这样几