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LED 封装可靠性是典型的光、热、力耦合问题，因此其评价标准围绕光学性能、热学性能和力学性能等方向。在 LED 性能及可靠性中涉及各种封装材料和工艺主要包括：光转换材料、封装胶、固晶材料、封装基板。
一、 光转换材料
在大功率 LED 封装中，荧光粉材料是最常用的光转换材料。其按材料分可分为稀土石榴石系、硅酸盐系、含氮化合物系和硫化物系四大系列。其中铅酸盐的钇铝石榴石(Y3Al5O12)是目前使用最广泛的荧光粉，俗称 YAG 荧光粉。该荧光粉的颗粒直径通常在 5～35 μm，具有亮度高、发射峰宽、成本低的优点，但激发波段窄，光谱中缺乏红光的成分，显色指数不高。
国外研究学者研究了荧光粉颗粒直径对 LED 出光的影响，通过试验证实，当粒径大约为 20 μm 时， LED 的光通量最大。通常荧光粉和封装胶混合后涂覆，封装胶导热性能较差， 荧光粉光转换过程中产热无法有效散出，导致硅胶在高温时性能变化，甚至“碳化”。荧光粉温度过高将导致光学和热学性能的变差，也会使 LED 可靠性变差，甚至高温时会不发光，产生“热淬灭”现象。
LED 封装中主要应用的涂覆方法有：点胶涂覆、保形涂覆和远离涂覆。 1点胶涂覆 点胶自由涂覆由于工艺简单、成本低，是 LED封装中最常用的荧光粉涂覆方法，被广泛使用。其直接将荧光粉胶涂覆在芯片表面，通过其自由流动成型而得到荧光粉层。这种方法得到的荧光粉层高度远小于宽度， 从而引起封装 LED 中间区域色温偏高而侧边区域偏黄，即产生“黄圈”，空间颜色均匀性差。
2保形涂覆 在芯片周围均匀涂覆荧光粉薄层即为保形涂覆，具有优良的空间颜色均匀性和光效。目前保形涂覆工艺研究很多，如电泳法、溶液蒸发法、晶圆级旋涂法、沉降法和粉浆法、喷涂法等。但保形涂覆工艺复杂、成本高，荧光粉层的后向散射严重，芯片和支架对光能吸收严重，降低了封装效率，同时芯片工作过程发热会引起的荧光粉温度升高，荧光粉效率随着温度的升高呈指数下降的趋势并且过高的荧光粉层温度引起明显的光学性能下降。
3远离涂覆 远离涂覆是将荧光粉层与芯片相隔离，芯片与荧光粉层并不直接接触。然而，远离涂覆往往需要采用特殊结构的 LED 封装支架， 降低后续光学设计自由度。美国研究学者研究发现，采用远离涂覆，显著减小了后向散射，可将光效提高 7％ 。华中科技大学罗小兵课题组设计了基于点涂法的半球薄层荧光粉远离涂覆方法， 实现 LED 封装高空间颜色均匀性。
另外，在荧光粉胶中，荧光粉的密度远远大于硅胶密度，导致荧光粉在硅胶中会向下沉淀，分布不均匀，进而产生色温升高、一致性变差等问题。美国专家对其色温漂移问题进行研究，证明荧光粉沉降会导致荧光粉层上下浓度变化，影响色温和光通量等光学性能。在沉降过程中，上部的浓度变化要明显大于中间部。芯片结构不同，荧光粉沉淀对光学性能的影响也不同。华中科技大学罗小兵课题组通过试验观察证实了荧光粉沉淀，如图 1所示，硅胶固化后大颗粒基本停留在底层。
近十几年，量子点(Quantumdot，QD)材料，一种纳米尺寸半导体材料，受到越来越多的企业和科研院所重视，得到了广泛研究。量子点是一种半导体纳米颗粒，具有很强的量子限阈效果，使得连续的能带变为分立能级，进而具有荧光效果。相比于荧光粉，量子点的发光波长是可以随着粒径改变的，量子效率比较高。因为是纳米颗粒，所以光散射极低， 发光半峰宽很窄， 色彩饱和度很高。由于量子点是纳米级尺寸，纳米颗粒较高的表面能和颗粒之间的库仑力或范德华力使得量子点容易发生团聚。此外，量子点表面配体常常与硅胶或环氧树脂中基团不兼容，会导致非辐射能量转移增大，引起量子点发光效率降低，光转换效率下降和封装剂难固化等不良问题。在国内外的研究中，针对量子点团聚和与硅胶/环氧树脂的不兼容问题，多数采用的是将量子点和与其兼容的聚合物混合制成薄膜，并通过远离封装的形式制备，量子点发光二极管(Quantum dot light emitting diode,QLED)。
另外， 量子点在光吸收和光转换方面具有一定阈值，当照射光强度或 LED 工作电流较大时， 量子点发光性能往往呈现出“饱和效应”，具体表现为光转换效率阵低，光通量下降，色温升高和色坐标发生变化等。随着封装密度的増加， 工作功率的增加，饱和效应将更大的影响量子点在 LED 封装的发展和应用。
二、封装胶
在 LED 封装过程中，通常采用环氧树脂或硅胶作为封装胶。但由于环氧树脂容易出现老化变黄，严重影响出光效率，而硅胶具有更好的光-热稳定性，透光率也很高，所以在封装过程中常用硅胶作为封装胶体。硅胶对不同颜色的光透光率通常能达到 97％以上。提高 LED 封装胶折射率可有效减少芯片和封装材料界面上的全反射，因此高折射率、高透光率的封装材料对于提高取光效率也很重要。目前主要产品来自美国道康宁公司，其推出的高折射率硅胶比传统的环氧树脂材料具有更好的光-热稳定性，透光率也很高，因而能显著改善 LED 的光学性能。国内外学者通过开发或者改良工艺，也实现了硅胶质量的提升。在封装胶中掺杂高折射率的散射粒子，可以提升封装胶的折射率， 减少界面全反射， 从而提升取光效率。 掺杂的粒子包括纳米TiO2粒子、ZnO粒子。WANG等将二氧化钛纳米颗粒掺杂入硅胶中，如图 2所示。结果表明将蓝光LED芯片上硅胶分为两层，接触芯片的一层掺杂二氧化钛颗粒，上层为纯硅胶，在 20 mA 和 80 mA 工作电流时，可以将光通量分别提升 3％和 5％，在老化试验中，发现光通量衰减情况得到一定程度抑制。
三、固晶材料
好的散热对于大功率 LED 封装至关重要， 是保障 LED 能够维持高光学性能的前提条件，是实现 LED 封装高可靠性的重要内容。解决 LED 封装散热的最主要的方法是利用高导热的界面材料和基板材料降低芯片到外部环境的热阻，将芯片的热量快速传导到外部的散热器中。LED 芯片产生的绝大部分热量是通过固晶层向下传导，因此固晶层不仅起到固定 LED 芯片的作用， 而且是热量传递的必经路径，是散热关键，因而需要降低固晶层热阻。目前采用的主流方法为采用高导热率的固晶材料。
由于成本较低、工艺温度较低，绝缘胶为早期应用产品；随着功率的增大， 由于绝缘胶热导率低，己经很少使用。目前主流的固晶材料是导电银胶和共晶焊料。导电银胶主要成份为银粉和树脂，具有一定的导电性，热导率大于 2 W/m·K，但含有一定的有毒物质，比如铅。LED 封装功率越来越大，固晶材料需要更高的热导率，因此人们制造了金锡、锡银铜等共晶焊料，将热导率提升到60 W/m·K 以上，而且共晶焊料已经成为目前市场上大功率 LED 主流固晶材料。为了使得 LED 寿命延长，应用更加广泛，大量学者将研究热点集中于提升材料热导率，主要为掺杂高热导率材料，如掺杂金剛石、 碳纳米管、 纳米银等。
国外学者将银胶、锡银铜焊料及加入碳纳米管的焊料分别进行研究试验，结果证实具有碳纳米管的焊料热导率更高，更能减小固晶层界面热阻。陈明祥老师课题组通过研究发现，当固晶材料热导率提升时， 固晶层界面热阻降低， 使得封装总热阻降低，可以增加 LED 的光输出
金鉴实验室
金鉴实验室是一家专注于光电半导体芯片和器件失效分析的新业态的科研检测机构，具备国家认可及授权的CMA/CNAS资质，并是工信部认定的“国家中小企业公共服务示范平台”，广东省工信厅认定的“LED失效分析公共服务示范平台”，广州市中级人民法院司法鉴定专业委托机构，被喻为“LED行业福尔摩斯，专破质量大案要案”。
金鉴是LED领域中技术能力最全面、知名度最高的第三方检测机构之一，围绕高质量LED产品的诞生，从外延片生产、芯片制作、器件封装到LED驱动电源、灯具等产品应用环节，从LED原材料、研发和生产工艺角度，为客户提供以失效分析为核心，以材料表征、参数测试、可靠性验证、来料检验和工艺管控为辅的一站式LED行业解决方案。
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