大功率照明级LED的封装技术

1、大功率照明级LED的封装技术-LED技术论文(1)大功率LED器件的封装方法和封装材料并不能简单地套用传统的小功率LED器件的封装方法与封装材料。大的耗散功率、大的发热量以及高的出光效率，给LED封装工艺、封装设备和封装材料提出了新的更高的要求。从实际应用的角度来看，安装使用简单、体积相对较小的大功率LED器件在大局部的照明应用中必将取代传统的小功率LED器件。由小功率LED组成的照明灯具为了满足照明的需要，必须集中许多个LED的光能才能到达设计要求，但带来的缺点是线路异常复杂、散热不畅，为了平衡各个LED之间的电流、电压关系，必须设计复杂的供电电路。相比之下，大功率单体LED的功率远大于假设

2、干个小功率LED的功率总和，供电线路相对简单，散热构造完善，物理特性稳定。所以说，大功率LED器件的封装方法和封装材料并不能简单地套用传统的小功率LED器件的封装方法与封装材料。大的耗散功率、大的发热量以及高的出光效率，给LED封装工艺、封装设备和封装材料提出了新的更高的要求。1、 大功率LED芯片 要想得到大功率LED器件，就必须制备适宜的大功率LED芯片。国际上通常的制造大功率LED芯片的方法有如下几种： 加大尺寸法。通过增大单体LED的有效发光面积和尺寸，促使流经TCL层的电流均匀分布，以到达预期的光通量。但是，简单地增大发光面积无法解决散热问题和出光问题，并不能到达预期的光通量和实际应

3、用效果。硅底板倒装法。首先制备出适宜共晶焊接的大尺寸LED芯片，同时制备出相应尺寸的硅底板，并在硅底板上制作出供共晶焊接用的金导电层及引出导电层超声金丝球焊点，再利用共晶焊接设备将大尺寸LED芯片与硅底板焊接在一起。这样的构造较为合理，既考虑了出光问题又考虑到了散热问题，这是目前主流的大功率LED的消费方式。 美国Lumileds公司于2001年研制出了AlGaInN功率型倒装芯片FCLED构造，其制造流程是：首先在外延片顶部的P型GaN上淀积厚度大于500A的NiAu层，用于欧姆接触和背反射；再采用掩模选择刻蚀掉P型层和多量子阱有源层，露出N型层；经淀积、刻蚀形成N型欧姆接触层，芯片尺寸为1

4、mm1mm，P型欧姆接触为正方形，N型欧姆接触以梳状插入其中，这样可缩短电流扩展间隔 ，把扩展电阻降至最小；然后将金属化凸点的AlGaInN芯片倒装焊接在具有防静电保护二极管ESD的硅载体上。陶瓷底板倒装法。先利用LED晶片通用设备制备出具有适宜共晶焊接电极构造的大出光面积的LED芯片和相应的陶瓷底板，并在陶瓷底板上制作出共晶焊接导电层及引出导电层，然后利用共晶焊接设备将大尺寸LED芯片与陶瓷底板焊接在一起。这样的构造既考虑了出光问题也考虑到了散热问题，并且采用的陶瓷底板为高导热陶瓷板，散热效果非常理想，价格又相对较低，所以为目前较为适宜的底板材料，并可为将来的集成电路一体化封装预留空间。 蓝

5、宝石衬底过渡法。按照传统的InGaN芯片制造方法在蓝宝石衬底上生长出PN结后，将蓝宝石衬底切除，再连接上传统的四元材料，制造出上下电极构造的大尺寸蓝光LED芯片。 AlGaInN碳化硅SiC反面出光法。美国Cree公司是全球唯一采用SiC衬底制造AlGaInN超高亮度LED的厂家，几年来其消费的AlGaInN/SiCa芯片构造不断改良，亮度不断进步。由于P型和N型电极分别位于芯片的底部和顶部，采用单引线键合，兼容性较好，使用方便，因此成为AlGaInN LED开展的另一主流产品。2、 功率型封装 功率LED最早始于HP公司于20世纪90年代初推出“食人鱼封装构造的LED，该公司于1994年推出的改良型的“Snap LED有两种工作电流，分别为70mA和150mA，输入功率可达0.3W。功率LED的输入功率比原支架式封