LED封裝技術(shù)大都是在分立器件封裝技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展與演變而來(lái)的，但卻有很大的特殊性。在一般情況下，分立器件的管芯被密封在封裝體內(nèi)，封裝的作用主要是保護(hù)管芯和完成電氣連接。而LED的封裝則是完成輸出電信號(hào)，保護(hù)管芯正常工作，輸出可見光。這里既有電參數(shù)又有光參數(shù)的設(shè)計(jì)及技術(shù)要求，無(wú)法簡(jiǎn)單地將分立器件的封裝技術(shù)用于LED的封裝。

　　LED的核心發(fā)光部分是由P型和N型半導(dǎo)體構(gòu)成的PN結(jié)管芯，當(dāng)注入PN結(jié)的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)，就會(huì)發(fā)出可見光、紫外光或近紅外光。但PN結(jié)區(qū)發(fā)出的光子是非定向的，即向各個(gè)方向發(fā)射有相同的幾率，因此，并不是管芯產(chǎn)生的所有光都可以釋放出來(lái)，這主要取決于半導(dǎo)體材料的質(zhì)量、管芯結(jié)構(gòu)及幾何形狀、封裝內(nèi)部結(jié)構(gòu)與包封材料，采用的封裝技術(shù)要能提高LED的內(nèi)、外部量子效率。常規(guī)φ5mm型LED封裝是將邊長(zhǎng)為0.25mm的正方形管芯粘結(jié)或燒結(jié)在引線架上，管芯的正極通過球形接觸點(diǎn)與金絲鍵合為內(nèi)引線并與一個(gè)管腳相連，負(fù)極通過反射杯和引線架的另一個(gè)管腳相連，然后其頂部用環(huán)氧樹脂包封。反射杯的作用是收集管芯側(cè)面、界面發(fā)出的光，向期望的方向角內(nèi)發(fā)射。頂部包封的環(huán)氧樹脂做成一定形狀，其作用是：

　?、?保護(hù)管芯等到不受外界侵蝕。

　?、?采用不同的形狀和材料性質(zhì)(摻或不摻散色劑)，起透鏡或漫射透鏡的作用，控制光的發(fā)散角。

　　③ 管芯折射率與空氣折射率相關(guān)較大，致使管芯內(nèi)部的全反射臨界角很小，其有源層產(chǎn)生的光只有小部分被取出，大部分易在管芯內(nèi)部經(jīng)多次反射而被吸收，易發(fā)生全反射，導(dǎo)致光過多損失。選用相應(yīng)折射率的環(huán)氧樹脂作過渡，可提高管芯的光出射效率。

　　用于構(gòu)成LED管殼的環(huán)氧樹脂須具有良好的耐濕性和絕緣性以及較高的機(jī)械強(qiáng)度，對(duì)管芯發(fā)出光的折射率和透射率高。選擇不同折射率的封裝材料、封裝幾何形狀，對(duì)光子取出效率的影響是不同的。發(fā)光強(qiáng)度的角分布也與管芯結(jié)構(gòu)、光輸出方式、封裝透鏡所用材料及其形狀有關(guān)。若采用尖形樹脂透鏡，可使光集中到LED 的軸線方向，相應(yīng)的視角較小;如果頂部的樹脂透鏡為圓形或平面型，其相應(yīng)視角將增大。

　　在一般情況下，LED的發(fā)光波長(zhǎng)隨溫度變化的速率為0.2~0.3nm/℃，溫度升高時(shí)，光譜寬度隨之增加，影響顏色的鮮艷度。另外，當(dāng)正向電流流經(jīng)PN 結(jié)時(shí)，發(fā)熱性損耗使結(jié)區(qū)產(chǎn)生溫升，在室溫附近，溫度每升高1℃，LED的發(fā)光強(qiáng)度會(huì)相應(yīng)地減少1%左右。保持色純度與發(fā)光強(qiáng)度非常重要，以往多采用減少其驅(qū)動(dòng)電流的辦法來(lái)降低結(jié)溫，多數(shù)LED的驅(qū)動(dòng)電流限制在20mA左右。但是，LED的光輸出會(huì)隨電流的增大而增加，目前很多功率型LED的驅(qū)動(dòng)電流可以達(dá)到70mA、100mA甚至1A級(jí)，因此，需要改進(jìn)封裝結(jié)構(gòu)。全新的LED封裝設(shè)計(jì)理念和低熱阻封裝結(jié)構(gòu)及技術(shù)，可改善LED的熱特性。例如，采用大面積芯片倒裝結(jié)構(gòu)，選用導(dǎo)熱性能好的銀膠，增大金屬支架的表面積，焊料凸點(diǎn)的硅載體直接裝在熱襯上，等等。此外，在LED應(yīng)用設(shè)計(jì)中，PCB板等的熱設(shè)計(jì)、導(dǎo)熱性能也十分重要。

　　進(jìn)入21世紀(jì)后，LED的高效化、超高亮度化、全色化不斷發(fā)展創(chuàng)新，紅光、橙光LED的光效已達(dá)到100lm/W，綠光LED為50lm/W，單只LED 的光通量也達(dá)到數(shù)十流明。LED芯片和封裝不再沿襲傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念與制造生產(chǎn)模式。在增加芯片的光輸出方面，研發(fā)不僅限于通過改變材料內(nèi)的雜質(zhì)數(shù)量、晶格缺陷和位錯(cuò)來(lái)提高內(nèi)部效率，同時(shí)，如何改善管芯及封裝內(nèi)部結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)LED內(nèi)部產(chǎn)生光子出射的幾率，提高光效，解決散熱問題，進(jìn)行取光和熱襯優(yōu)化設(shè)計(jì)，改進(jìn)光學(xué)性能，加速表面貼裝化進(jìn)程，更是LED研發(fā)的主流方向。

　　1、 產(chǎn)品封裝結(jié)構(gòu)的類型

　　自20世紀(jì)90年代以來(lái)，LED芯片及材料制作技術(shù)的研發(fā)取得多項(xiàng)突破，透明襯底梯形結(jié)構(gòu)、紋理表面結(jié)構(gòu)以及芯片倒裝結(jié)構(gòu)使超高亮度(1cd以上)的紅、橙、黃、綠、藍(lán)光LED產(chǎn)品實(shí)用化，2000年開始在低、中光通量的特殊照明領(lǐng)域中獲得應(yīng)用。LED的上、中游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，進(jìn)一步推動(dòng)下游的封裝技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。采用不同的封裝結(jié)構(gòu)形式與尺寸，不同發(fā)光顏色的管芯及其雙色或三色組合方式，可生產(chǎn)出多種系列、品種、規(guī)格的LED產(chǎn)品。

　　LED產(chǎn)品封裝結(jié)構(gòu)的類別見表1，也有根據(jù)發(fā)光顏色、芯片材料、發(fā)光亮度、尺寸大小等特征來(lái)分類的。單個(gè)管芯一般構(gòu)成點(diǎn)光源，多個(gè)管芯組裝在一起可構(gòu)成面光源和線光源，作為電子設(shè)備的信息狀態(tài)指示及顯示用。發(fā)光顯示器也是用多個(gè)管芯，通過管芯的適當(dāng)連接(包括串聯(lián)和并聯(lián))與合適的光學(xué)結(jié)構(gòu)組合而成的，構(gòu)成發(fā)光顯示器的發(fā)光段和發(fā)光點(diǎn)。表面貼裝LED可逐漸替代引腳式LED，使應(yīng)用設(shè)計(jì)更靈活，目前已在LED市場(chǎng)中占有一定的份額，且有加速發(fā)展的趨勢(shì)。