当前，新型冠状病毒仍在持续，对产业及企业造成了⼀定程度的影响，也牵动着各⾏各业⼈们的⼼。在此形势下，中国半导体照明⽹、极智头条，在国家半导体照明⼯程研发及产业联盟、第三代半导体产业技术创新战略联盟指导下，开启疫情期间知识分享，帮助企业解答疑惑。助⼒我们LED照明企业和产业共克时艰！
本期，我们邀请到华中科技⼤学教授陈明祥带来了“紫外/深紫外 LED 封装技术研发”的精彩主题分享，以下为主要内容：
⼀、电⼦封装技术
1.电⼦封装：从芯⽚到器件或系统的⼯艺过程
➤电⼦封装主要功能
（1）机械保护：机械⽀撑与保护、防潮/防尘/防振等（⽓密封装）
（2）电互连：供电、信号传输与控制
箱包手把
（3）散热：功率器件（LED/LD/CPV等）、三维集成、⾼温环境等
（4）导光结构：降低光损，提⾼光效
主要技术难点包括：多种材料，不同⼯艺，有限空间，实现特定功能、可靠性与成本。 ➤电⼦封装技术发展
（1）分⽴器件封装：少引脚，⾦属或陶瓷封装，如 TO 封装。
（2）集成电路（IC）封装：多引脚，低功率，塑料封装，低成本。
（3）传感器封装（MEMS）：⼩尺⼨、多品种、⽓密封装。
（4）光电器件封装（LD/LED/PV等）：光电转换、功率器件、散热、出光等。
（5）电⼒电⼦器件封装（IGBT等）：⼤功率器件：⼤电流、散热、可靠性。
废渣4
发展趋势主要为：⼩型化、集成化、多功能化。
⼆、⽩光LED封装技术
1.LED 封装: 从LED芯⽚到灯具的全⼯艺过程，发挥着承上启下的作⽤
（1）光学⽅⾯: 提⾼光效与质量（光⾊、均匀性等）；
（2）热学⽅⾯: 散热，提⾼性能与使⽤寿命；
（3）电学⽅⾯: 电源驱动与智能控制；
（4）机械⽀撑与保护（可靠性）。
重点：需要少发热，多发光；协同设计（Co-design）；DFX（Design for X），⾼品质、可制造性（⼯艺）、可靠性、成本（30-60%）。
成本（30-60%）。
电话报警系统2.⽩光LED封装技术难题
（1）多种材料（半导体、⾦属、⾼分⼦、陶瓷等）；
（2）多步⼯艺（固晶、焊线、涂胶、安装透镜、固化等）；
（3）多表⾯/界⾯（热学界⾯、光学界⾯）；
（4）多能域耦合（光、热、电、⼒学和化学等）；
（5）多⽬标优化（低热阻、⾼光效、⾼品质、⾼可靠与低成本等）；
3.⽩光LED封装技术–出光
4.⽩光LED封装技术–散热
热学设计：散热直接影响 LED 器件性能，包括光强、光效、光⾊、可靠性与成本等.（1）设计：系统热设计（降低系统热阻）
（2）结构：减少热界⾯数
（4）⼯艺：降低界⾯热阻
封装基板
功能：
（1）机械⽀撑（承载）
（2）电互连（绝缘）
（3）散热（功率器件）
材料
（1）⾼分⼦（FR4等）
（2）⾦属（Al、Cu 等）
（3）陶瓷（Al2O3、AlN 等）
存在问题：
存在问题：
（1）线路精度差（线宽/线距⼤于100um），⽆法实现⼩型化；
（2）不能垂直互连，系统集成度差；
（3）新应⽤需求：功率器件（第三代半导体）、恶劣环境（⾼温⾼湿等）等；
（4）市场需要开发⼀种⾼性能（⾼精度、垂直互连等）、低成本、真正的陶瓷电路板；
电镀陶瓷基板 DPC（Direct Plating Ceramic）
（1）陶瓷材料优点：⾼导热、耐热、绝缘、抗腐蚀、抗辐射等；
（2）半导体微加⼯技术，图形精度⾼（线宽/线距可⼩于 50 um），⼩型化；
（3）激光打孔+ 电镀填孔技术，实现垂直互联，满⾜集成化封装需求；
（4）表⾯⾦属层厚度可控（10-500um），满⾜⼤电流传输及散热需求；
（5）低温制备⼯艺（300℃以下），避免了⾼温不利影响，降低制造成本；
DPC 基板技术起源于台湾，满⾜ LED 封装需求，通过产学研合作，实现产业化（量产⼯艺 + 定制设备 + 质量标准）。（1）优化溅射镀膜⼯艺，提⾼⾦属/陶瓷结合强度；
（2）陶瓷通孔（60-120um）电镀技术，提⾼成品率；
（3）DPC 基板专⽤设备与夹具（陶瓷基板脆、薄、⼩尺⼨等）；
（4）DPC 基板检测技术与质量标准；
⽩光 LED 封装技术- 可靠性
可靠性设计、测试与评估、失效分析
（1）LED 器件失效结果：光衰、光灭、机械损坏等；
（2）LED 器件失效原因：芯⽚、封装材料与⼯艺、电源、使⽤不当、环境等；
（3）热失效是LED 器件失效主要原因；
三、近紫外LED 封装技术
➤紫外光（UV）波长分布
封装材料：基板材料与透镜材料
基板材料，包括⾦属基板：铝 237 W/m.K, 铜 400 W/m.K，
陶瓷基板：Al2O3 20-30 W/m.K, AlN 160-200 W/m.K。
透镜材料：硅胶/⽯英玻璃等（透光率、折射率、抗紫外⽼化等）
➤封装结构与⼯艺
封装技术特点
（1）可采⽤⽩光 LED封装技术
（2）可使⽤有机封装材料（抗紫外透镜材料和粘接材料）
（3）可靠性问题：材料⽼化、器件失效等
对于近紫外 LED 封装，有机材料能满⾜器件性能需求，但不利于在⾼温、⾼湿等恶劣环境下使⽤。
四、深紫外LED 封装技术
1.深紫外 LED 封装技术
深紫外 LED 器件通常是指< 300 nm。
禁⽌使⽤有机材料
有机硅胶中羧基 (-COOH) 等化学键在深紫外光照射下发⽣光解现象，导致硅胶变质。
（1）出光材料（透镜，导光材料）；
（2）粘接材料（⾮光路）；
实现⽓密封装
（1）⽔蒸汽等渗透到 LED 芯⽚表⾯，影响器件性能与可靠性；
（2）深紫外线与氧⽓反应产⽣臭氧，影响出光效率；
（3）⽓密封装材料：玻璃、陶瓷、⾦属等；
智能卡制作2.深紫外 LED 全⽆机⽓密封装
（1）散热：陶瓷基板（含腔体、⾼导热）；
（2）出光：⽯英玻璃盖板（⾼光效）；
（3）焊接：⾦属焊料（⾼强度）；
（4）可靠性：⽓密封装。
3.深紫外 LED 封装关键技术
（1）准三维陶瓷基板制备：⾼热导率；含围坝结构（腔体）。
（2）低温⽓密焊接：⽓密焊接（⽯英盖板/陶瓷基板间⾼强度焊接，避免湿⽓、氧⽓等影响）；低温焊接（避免芯⽚热损伤）。
（3）提⾼光效：降低玻璃盖板表⾯光反射，提⾼出光效率。
关键技术 1 – 准三维陶瓷基板制备
▉准三维陶瓷基板制备技术（1）
1．LTCC/HTCC 基板：丝⽹印刷 + 多层堆叠 + 烧结。
（1）陶瓷围坝（腔体）；
（2）⾦属线路精度差；
（3）热导率低，成本⾼；
（4）可采⽤平⾏缝焊技术。
2．EPC 陶瓷基板（台湾阳升），EPC 基板 = 厚膜陶瓷基板 + 围坝。
（1）陶瓷围坝（⾼温烧结）；
（2）线路层精度差（丝⽹印刷）；
（3）成本较⾼。
▇准三维陶瓷基板制备技术（2）
5DPC 基板 = DPC 基板 + 围坝。
粘结型准三维陶瓷基板
deepbit
（1）⾦属或陶瓷围坝；
（2）有机胶粘接：耐热性差；
（3）⽆机胶粘接。
can总线电路
电镀围坝 DPC 陶瓷基板
（1）⾦属围坝（电镀铜层 500-700um）；
（2）热导率⾼、图形精度⾼；
（3）基板易翘曲（厚铜层）；
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