LED芯片封装材料有哪些？led芯片封装工艺流程

技术前沿：LED 芯片封装材料

有机硅，即有机硅化合物， 指含有 Si-O 键、且至少有一个有机基是直接与硅原子相连的化合物。有机硅产 品的关键性能包含优异的耐温性，即高温、低温环境下的结构稳定性；良好的耐 候性，即大气环境中不易被紫外线及臭氧所分解；稳定的电绝缘性能，即产品介 电损耗小、耐高压、具有优异的表面电阻系数等。环氧树脂指分子中含有两个或 两个以上环氧基的有机高分子化合物，具有力学性能高、内聚力强、分子结构致 密，粘接性能优异，固化收缩率小、内应力小，绝缘、防腐性及耐热性优良等特 点。上述有机硅及环氧树脂材料关键性能满足电子元器件产品粘接、包封中的重 要性能需求，对封装后电子器件的可靠性、使用寿命等有着重要作用，促使了有 机硅及环氧树脂材料在电子电器封装领域的广泛应用及持续发展。  

       

LED 芯片封装除需要满足芯片封装高精密度和器件可靠性要求外，还需保 证光学性能的实现，因此封装工艺要求极为严格。作为 LED 芯片封装工艺中的核心材料之一，在起到粘接、固定、包封等基本功 能的基础上，还需具备折射、透光、导电、导热、水汽阻隔、减震抗冲等各类复 合功能，产品性能及质量稳定性对于 LED 器件、模组及终端产品的光效、可靠 性、寿命均有着重要的影响，进而决定了其较高的产品附加值。

LED 芯片封装用电子胶粘剂主要产品包含高折射率有机硅封装胶、Mini LED 有机硅封装胶、有机硅固晶胶、电子环氧封装胶、LED 环氧模塑料、导电 银胶等，已广泛应用于新型显示、半导体通用照明、半导体专用照明、半导体器 件封装、航空航天等领域。主要应用于 LED 芯片封装过程中的包封、固晶环节。系列产品可适用于倒装结构、正装 结构、垂直结构等不同种类芯片及 SMD、POB、COB 及 CSP 等多种新型 LED 芯片封装方式，产品具体应用场景示例如下：

主要性能需求 电子封装材料的应用性能体系较为复杂，主要包含光学性能、可靠性、工艺 操作性及稳定性四大类别。在对某一特定性能进行优化的过程中，配方中聚合物 成分之间的反应可能对其他性能指标产生不利影响。因此，各类性能之间的平衡 兼顾及共同优化具有较高的技术门槛。

随着新型显示、半导体通用照明、半导体专用照明等下游应用领域持续发展， LED 芯片封装工艺快速演进，形成了多种封装工艺并存的市场格局。轻薄化、 微间距、高光效等封装技术发展趋势对电子封装材料的性能要求持续提升。

同时随着封装形式、芯片结构、基材种类不断丰富，下游客户封装工艺技术路线不断 更新，对电子封装材料厂商产品储备丰富度提出更高要求。电子封装材料技术难 点在于需将下游客户对于电子封装材料的应用需求从工艺和性能两方面转 化为产品的技术指标要求，并通过核心成分设计及自主合成、配方开发优化、关 键工艺流程把控，实现技术指标调整及平衡。

有机硅封装材料生产工艺

有机硅封装材料主要为双组分型，核心成分包含有机硅树脂、交联剂和 增韧剂及抑制剂、铂金催化剂等助剂，A 组分主要包含有机硅树脂、增韧剂及铂 金催化剂，B 组分主要由有机硅树脂、交联剂及抑制剂组成。

主要生产工艺流程包含有机硅树脂、交联剂、增韧剂 等硅基聚合物及其他助剂的自主合成、配胶两个阶段。硅基聚合物自主合成阶段 以苯基硅氧烷、含氢硅烷、封端剂等作为原材料，经水解缩合、脱水、萃取、提 纯等步骤形成硅基聚合物半成品。配胶流程主要为将硅基聚合物按照特定配方、比例进行混合，经过滤、包装形成 A 组分、B 组分成品，提供给客户使用。

电子环氧封装胶工艺流程

环氧封装材料主要为双组分或三组分型，主要成分包括环氧树脂、固化 剂、催化剂及其他助剂，按照自主设计的产品配方，经溶解混合、环氧化反应、混合熔融等关键工艺，形成 A 组分、B 组分及 C 组分（二氧化硅粉等粉剂）产 品，提供给客户使用，其中 A、B 组分的具体工艺流程如下：

A 组分的主要工艺流程包含增韧环氧树脂合成及多种环氧树脂按照产品配 方混合熔融并加入助剂形成 A 组分两大步骤。其中，增韧环氧树脂的合成制备 主要包括溶解混合、环氧化反应、混合熔融等关键步骤。

B 组分的主要原材料包含酸酐及助剂，经加热混合形成 B 组分。

LED 环氧模塑料工艺流程

LED 环氧模塑料产品的主要工艺流程包含配料、高速混合、双螺杆反应挤 出、冷却、破碎、打饼等六个主要步骤。主要工艺流程步骤的具体情况如下：A、配料：将粉末状环氧树脂、固化剂及其他助剂进行配料、投料。B、高速混合：在高速混合机内对混合物料进行常温高速搅拌，使物料混合 均匀。C、双螺杆反应挤出：将高混罐内混合好的原料通过卸料阀门转移到双螺杆 挤出机的喂料器内，经过加热反应后，物料从双螺杆挤出机挤出。D、冷却：物料经双螺杆挤出机反应后温度一般在 80℃左右，需进入压片冷 却装置，将物料压成薄片、快速降温。E、破碎：物料降温后形成脆性较强的薄片，通过粉碎装置可以使物料粉碎 成 1mm 以下的粉末。F、打饼：将粉状物料通过物理加压的方式，使用打饼机和模具打成饼状产 品。

行业发展概况

电子封装材料行业属于国家重点扶持和发展的战略性新兴产业中的新材料 产业。电子封装材料是指在电子元器件封装过程中使用的特定功能材料，其主要 作用是对电子器件组成系统、实施功能的固定、支撑及保护，形成整体结构的同 时，满足器件的导电、散热、抗腐蚀、绝缘、减振及光学性能等不同性能需求， 属于电子元器件及电子电器制造关键材料之一，在电子材料中占据重要地位。

电子封装材料产品类型丰富，市场空间十分广阔，电子胶粘剂作为电子封装 材料主要类别之一，受益于下游及终端应用领域的快速增长带动，近年来市场需 求井喷式扩张。根据 QY Research 数据，2021 年，全球电子胶粘剂市场规模达到 428 亿元，预计 2028 年将增长至 705 亿元，年复合增长率（CAGR）达 7.3%。

LED 背光模组为液晶显示屏光源，广阔的市场空间带动电子封装材料市 场持续发展

由于液晶材料本身不具有发光特性，液晶显示屏主体部分一般由液晶显示面 板和 LED 背光模组组成。

LED 背光模组作为 TFT-LCD 液晶显示屏的重要驱动性光源，其发展主要受 液晶显示行业及终端领域发展推动。

液晶显示背光模组用 LED 器件进一步向大功率方向 发展，单颗 LED 灯珠功率达 2-3W，对于有机硅封装材料的耐光老化、耐热老化、 阻隔性等可靠性提出更高要求，持续推动有机硅封装材料逐步迈向高端。

LED 全彩显示在大尺寸显示领域具有显著优势，小间距 LED 显示技术 持续渗透

LED 全彩显示屏由 RGB 三色 LED 灯珠组成，具有高亮度、可实现超大尺 寸、技术发展较为成熟等特点。目前，LED 显示屏已实现高清晰度、高分辨率 及长时间性能稳定，广泛应用于广告传媒、文化演艺、体育场馆、高端会议室、 交通控制、高端车展、安防、夜景经济等领域。

近年来，随着 LED 封装技术不断成熟，成本快速下降，超高清、高密度小 间距 LED 全彩显示技术发展迅速。点间距指两枚 LED 灯珠中心点间的距离，小 间距 LED 全彩显示屏点间距一般在 1-2.5mm 之间。小间距全彩 LED 显示屏具有 高刷高亮、画质逼真、寿命长、无拼缝、高耐用性等优势，随着间距不断缩小， 像素密度增大，分辨率也随之得到大幅提升。目前，小间距全彩 LED 应用领域 以政府、公安、能源和交通领域为主。未来，随着制造技术提升，商用市场及民 用市场渗透率将进一步增长。

目前，LED 全彩显示屏用器件的主要封装方式为 SMD 和 COB 封装。自 2016 年小间距产品进入快速增长期以来，封装技术变革不断加快，倒装芯片 COB 封 装技术逐步兴起。应用于 LED 全彩显示屏及小间距 LED 全彩显示屏 领域的产品类型为环氧树脂封装材料，包含电子环氧封装胶、LED 环氧模塑料 （EMC）等。LED 全彩显示屏封装技术的丰富及迭代对环氧电子封装材料产品 提出新的性能需求，推动行业技术创新性发展。

Mini/Micro LED 为新一代主流显示技术，Mini LED 迎来市场爆发期

Mini/Micro LED 显示具有自发光、低功耗、高稳定等特性，是下一代主流显示技术的重要选择，相比 OLED 和 LCD 具有更高的发光效率、更长的寿命和更 高的亮度，同时具备轻薄、省电和全天候使用的优势。

2012 年，随着 LED 芯片尺寸的不断缩小，Micro LED 概念首次被提出。Micro LED（微型发光二极管）由微米级半导体发光单元阵列组成，是指将传统的 LED 阵列微小化，通过巨量转移技术，将 LED 芯片移至基板上，可形成任意尺寸显 示屏，Micro LED 产品的定义通常为芯片尺寸小于 100µm，点间距小于 0.1mm。Micro LED 虽在各项显示指标方面都能够达到最高的效果，但目前其在芯片制作、 巨量转移、检测修复等领域尚有很多技术问题亟待解决，生产工艺尚未成熟，量 产成本较高。

因此，现阶段拥有成熟技术的 Mini LED 成为新一代主流商业化技 术。Mini LED 产品芯片尺寸介于小间距全彩 LED 和 Micro LED 之间，芯片尺寸 通常为 100-300µm，点间距在 0.1-1mm 之间。受益于 Mini LED 背光模组及 Mini LED 显示屏两大应用场景的双重驱动，市场规模有望迎来快速成长。

近年来，OLED 显示技术以其高对比度、响应时间短、更薄的外形和卓越的 灵活性等优势对小尺寸及高端液晶显示产品形成冲击，但 Mini LED 背光模组的 应用显著提升液晶显示产品性能，在高端产品领域与 OLED 直接竞争。

Mini LED 背光将 LED 灯珠尺寸缩小、采用巨量 LED 晶粒作为液晶显示背 光源，能够以全矩阵式的方式进行分区调光，控制暗部区域显示，减少漏光，强 化对比度及分辨率，达到高清效果，呈现更细致的画面。

同时，Mini LED 可减 少光学混光距离，实现超薄化，搭配软性基板亦可用于曲面屏。与 OLED 相比， Mini LED 背光还具有无频闪、无烧屏、工作寿命长、更高能效等优势，可节省 40%电能损耗。

相同对比度条件下，采用 Mini LED 背光的液晶面板价格仅约为 OLED 面板的 70-80%，但液晶画面显示效果却 能大幅提升，且保留了 LCD 技术高亮度、长寿命的优点。

2019 年以来，随着 Mini LED 背光技术在良率及成本方面逐步突破，龙头企 业纷纷推出应用该技术的平板电脑、笔记本电脑、电视、AR/VR 等终端产品， 加快产业布局，推动 Mini LED 技术在全产业链进入快速渗透阶段。苹果、华为、 小米等智能终端厂商选择 Mini LED 以追求极致显示效果与智慧物联融合；三星、LG、TCL、海信等传统电视厂商希望提升传统液晶电视显示效果；京东方、TCL 华星等面板厂商希望通过推广 Mini LED 延长 LCD 产线的生产周期，获得超额 收益；群创、友达等中国台湾面板厂商未投资 OLED 产线，同样主推 Mini LED 显示方案。

国内芯片及封装厂商同样将 Mini LED 视为未来的主要竞争优势之一， 晶元光电、三安光电、华灿光电、澳洋顺昌等 LED 芯片巨头及鸿利智汇、兆驰 股份、瑞丰光电、国星光电等 LED 封装龙头企业纷纷布局。Mini LED 背光在 2021 年迎来实质上的大规模商业应用。随着商业化后制程良率提升速度加快，预计 Mini LED 背光显示成本将以每年 15-20%的幅度下降，推动市场规模增长。

随着 Mini LED 背光技术应用，LED 芯片数量大幅增加，从原来一台显示终 端的几十颗增长至上万颗，有机硅封装材料用量随之呈指数级增长。另一方面， Mini LED 背光应用促进了 COB 和 COG 等无支架、可实现芯片密集排列、平整 度高的超薄化封装技术推广，对封装材料、基板等其他主材的可靠性提出更高要 求，封装环节价值占比显著提升，推动上游材料前沿技术发展及产品更新迭代。

Mini LED 直显技术是小间距 LED 全彩显示技术的升级，使用大量 RGB 全 彩 LED 芯片作为像素点，封装后作为显示屏直接显示，具有高分辨率、反应时 间短、无缝拼接及可实现超大尺寸的优点。Mini LED 显示屏应用方向主要包括影院显示、交通广告、租赁、体育比赛等高端民用市场。目前，Mini LED 直显 技术成熟度仍有较大提升空间，随着 COB 封装技术的进步，成本有望快速下降， 将逐渐替代小间距 LED 全彩显示等超大尺寸显示方案，带动用于 Mini LED 直显 的环氧封装材料市场规模扩张。

显示面板应用广泛，下游市场发展对电子封装材料行业起到重要支撑作 用

近年来，我国以广阔的消费市场和成熟的制造能力承接国际电子产品生产基 地转移，产业创新能力和综合竞争力迈向新台阶。随着智能手机、平板电脑、笔 记本电脑等成熟消费电子产品的普及以及可穿戴设备、AR/VR 设备等新兴产品 涌现，新型显示行业存量和增量市场广阔，拉动电子封装材料需求增长。同时， 我国电子信息制造业正加速结构调整与动能转换，高端化、智能化发展成果显著， 推动关键环节技术突破，芯片材料、显示材料、电子封装材料产业链升级加速。

半导体照明是指以发光二极管（Light-emitting diode,简称 LED）为基本器件 的新兴照明技术。相较传统白炽灯及卤素灯，半导体照明具有光效高、寿命长、 低热量、多色彩、绿色环保等优势，成为第四代照明光源。

未来，半导体通用照明市场渗透率继续稳步提升，车用照明、智慧照明、 植物照明、健康照明等新兴半导体专用照明市场迎来快速发展机遇，产业的持续 规模扩张将有力带动有机硅封装材料需求增长。

按照应用领域不同，半导体照明可分为通用照明及专用照明。半导体通用照 明指适用于家居、办公等非特定场景下的照明应用，是对传统照明灯具替代最为 完善的领域。目前，我国半导体通用照明行业已进入成熟期，市场规模庞大，增 速趋缓。根据国家半导体照明工程研发及产业联盟（CSA）数据，2021 年，在 出口市场的强力带动下，我国通用照明市场规模达 3034 亿元。“十四五”时期， 在我国加速推进“碳达峰、碳中和”背景下，高效 LED 照明是推动节能降耗的 有效途径和重要抓手，通用照明产品的光效、光品质、寿命提升及低碳化发展将 为技术演进及市场拓展带来新动能，对芯片及电子封装材料等上游材料行业及中 游封装行业提出更高的性能需求，推动产业链技术持续升级。

半导体专用照明主要包含车用照明、智慧照明、植物照明、健康照明等，属 于半导体照明的新兴领域，技术更新速度快，对照明器件的光效、光谱等有着特定需求，进而对电子封装材料的光学性能提出定制化需求，推动产业链迈向高端。半导体专用照明市场渗透率正处于快速增长期，电子封装材料在其市场爆发式增 长的带动下，市场规模有望持续扩容。

车用照明种类丰富，除前照灯、前雾灯、倒车灯等外部照明，也包含壁灯、 顶灯等内部照明，转向灯、行车灯、制动灯等外部信号灯等。与传统车用照明光 源卤素灯及氙灯相比，半导体照明具有高亮度、高能效、光衰低及体积小等性能 优势。随着在光效和成本方面不断突破，车用半导体照明光源渗透率进入快车道。

智慧照明方面，5G、物联网及人工智能等技术的推广带动全球向万物互联 时代迈进，照明行业亦向着数字化、智能化、功能集成化进发。未来，智慧照明 产品将在“智慧城市”、“智慧工厂”、“智慧矿山”等各类应用场景中实现融 合，照明设备将成为集成传感器、控制器、无线模块等零部件的智能终端，应用 前景广阔。

室内种植农业投资快速升温，半导体植物照明作为主要技术环节之一，迎来 高速发展。LED 植物照明可以智慧种植相结合，通过对植物生长不同阶段所需 的光谱、波长值、光照强度及光效的精准控制，有效缩短培育周期，提升种植效 率。植物照明综合植物光生物学、照明技术、光环境控制等方面，技术门槛较高。受成本因素影响，目前 LED 植物照明较多应用在高附加值的经济作物上。随着 植物照明逐步在牧草种植和植物工厂得到广泛应用，市场规模快速增长。

健康照明产品的主要应用场景为教室、办公室和家庭，技术发展方向为照明 产品光效接近自然光照效果，从而控制对用户生物节律和睡眠等的影响，提供健 康的照明环境。近年来，《建筑照明设计标准》等多个国家标准出台，推进了健 康照明产品在教室、办公和家居照明环境应用，随着社会对健康照明的重视度提 升，健康照明的市场空间持续增长。

半导体器件的生产流程包括晶圆制造和封装测试，其中半导体封装是指将通 过测试的晶圆按照产品型号及功能需求加工得到独立芯片的过程，主要起到保护 芯片、支撑芯片、将芯片电极与外界电路连通、保证可靠性等作用，主要工序包 括磨片、划片、装片、焊接、包封、切筋、电镀、打印、成型、测试、包装等。根据 SEMI 数据，2021 年全球半导体材料市场规模约 643 亿美元，我国半导体 材料市场规模约 99 亿美元；其中后道封测耗材占半导体材料的 38%，封装树脂 及芯片粘接材料分别占后道封测耗材的 15%及 4%；以此测算，2021 年全球半导 体封装树脂及芯片粘接材料市场规模约 311 亿元；我国半导体封装树脂及芯片粘 接材料市场规模约 48 亿元。依托有机硅封装材料、环氧封装材料技术平台，发 行人已成功研发IGBT用有机硅封装胶、导电银胶等多款应用于半导体器件包封、 芯片粘接环节产品，市场应用前景广阔。

航空航天飞行器象征着一个国家科学技术的先进水平，由于使用环境的特殊 性，航空航天应用材料需承受超高温、超低温、温度交变、高真空、热循环、紫 外线、带电粒子、微陨石、原子氧等环境考验。公司所研制的航空航天用环氧封 装材料主要应用于航空器中的陀螺仪、导航系统设备中的传感器以及导电环等装 置，使用条件极为严苛，对产品的技术先进性、质量稳定性要求极高。公司产品 具有绝缘性好、耐热高、抗蠕变性能好、线膨胀系数低，对不同材料尤其是贵金 属粘接性优异等特点，能够适应严格的高低温交变条件，并且具有良好的工艺特 性，能够保障航空航天飞行器的正常运行。

在此背景下，我国建筑外墙节能材料行业呈现快速增长。根据 QYResearch 数据，2016-2021 年，我国外墙建筑节能材料市场规模由 686.60 亿元增长至 1,718.70 亿元，复合增长率达 20.14%。根据 Frost & Sullivan 数据，“双碳”政策 及行业标准提升背景下，2023 年市场规模将达 2,346.50 亿元。

电子封装材料工艺水平和产品质量对电子器件的性能和使用寿命有着重要 影响，属于电子元器件及电子电器制造关键材料之一，在电子材料中占据重要地 位，行业技术壁垒高。美国杜邦、日本信越、日本稻畑等国际大型化工企业深耕 电子封装材料行业多年，在技术研发方面占据明显优势。

2010 年以来，在半导 体、新型显示及智能终端等产业产能加速向国内转移、中美贸易摩擦不断升级的 大背景下，鉴于成本控制、供应便利、自主可控需求等多方面因素，电子封装材 料进口替代需求十分强烈，多项产业支持政策相继出台，为行业发展提供了有力 的支持和良好的环境。

近年来，国内厂商逐步启动进口替代产品研发，在中低端 电子封装材料领域已基本实现进口替代。但与国际厂商相比，目前大部分国内厂 商在高端电子封装材料的产品性能、质量稳定性及产品储备丰富度方面仍有一定 差距。

电子胶粘剂产品方面，下游领域的快速发展对产品性能提出了更高要求。目 前，国内企业在中低端的分立器件灌封、普通芯片的粘接及包封等市场已占据一 定的份额，但高端芯片封装、消费电子、车用电子和 PCB 板零件装配等市场仍 由德国汉高、美国陶氏、美国杜邦、日本信越等海外公司主导。随着 5G、IoT、 AI、Mini/Micro LED 等电子信息新兴技术的快速发展，作为制造业关键基础材 料，电子胶粘剂产品技术将持续发展，并推动产品丰富度快速提升。

审核编辑：刘清