大功率led封裝技術(shù)與發(fā)展趨勢-全文預(yù)覽
【正文】 kaging），同時(shí)簡化封裝結(jié)構(gòu)，盡可能減少熱學(xué)和光學(xué)界面數(shù)，以降低封裝熱阻，提高出光效率。（四）封裝大生產(chǎn)技術(shù)晶片鍵合（Wafer bonding）技術(shù)是指芯片結(jié)構(gòu)和電路的制作、封裝都在晶片（Wafer）上進(jìn)行，封裝完成后再進(jìn)行切割，形成單個(gè)的芯片（Chip）；與之相對(duì)應(yīng)的芯片鍵合（Die bonding）是指芯片結(jié)構(gòu)和電路在晶片上完成后，即進(jìn)行切割形成芯片（Die），然后對(duì)單個(gè)芯片進(jìn)行封裝（類似現(xiàn)在的LED封裝工藝），如圖6所示。對(duì)于大功率LED封裝，則必須采用主動(dòng)散熱，如翅片＋風(fēng)扇、熱管、液體強(qiáng)迫對(duì)流、微通道致冷、相變致冷等。由于發(fā)光芯片的高密度集成，散熱基板上的溫度很高，必須采用有效的熱沉結(jié)構(gòu)和合適的封裝工藝。目前，高亮度LED器件要代替白熾燈以及高壓汞燈，必須提高總的光通量，或者說可以利用的光通量。系統(tǒng)封裝式（SiP）LED封裝 SiP（System in Package）是近幾年來為適應(yīng)整機(jī)的便攜式發(fā)展和系統(tǒng)小型化的要求，在系統(tǒng)芯片System on Chip（SOC）基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型封裝集成方式。板上芯片直裝式（COB）LED封裝 COB是Chip On Board（板上芯片直裝）的英文縮寫，是一種通過粘膠劑或焊料將LED芯片直接粘貼到PCB板上，再通過引線鍵合實(shí)現(xiàn)芯片與PCB板間電互連的封裝技術(shù)。其缺點(diǎn)在于封裝熱阻較大（一般高于100K/W），壽命較短。（三）陣列封裝與系統(tǒng)集成技術(shù)經(jīng)過40多年的發(fā)展，LED封裝技術(shù)和結(jié)構(gòu)先后經(jīng)歷了四個(gè)階段，如圖4所示。但研究表明，當(dāng)熒光粉直接涂覆在芯片表面時(shí)，由于光散射的存在，出光效率較低。通過在硅膠中摻入納米熒光粉，降低光散射，提高LED出光效率（10％20％），并能有效改善光色質(zhì)量。原因在于熒光粉涂層是由環(huán)氧或硅膠與熒光粉調(diào)配而成，散熱性能較差，當(dāng)受到紫光或紫外光的輻射時(shí)，易發(fā)生溫度猝滅和老化，使發(fā)光效率降低。隨著溫度升高，硅膠內(nèi)部的熱應(yīng)力加大，導(dǎo)致硅膠的折射率降低，從而影響LED光效和光強(qiáng)分布。為提高LED封裝的可靠性，還要求灌封膠具有低吸濕性、低應(yīng)力、耐老化等特性。因此，很多光線無法從芯片中出射到外部。因此，芯片和散熱基板間的熱界面材料（TIM）選擇十分重要。其中氮化鋁（AlN）的熱導(dǎo)率為160W/mk，熱膨脹系數(shù)為 （與硅的熱膨脹系數(shù)相當(dāng)），從而降低了封裝熱應(yīng)力。如Nichia公司的第三代LED采用CuW做襯底，將1mm芯片倒裝在CuW襯底上，降低了封裝熱阻，提高了發(fā)光功率和效率；Lamina Ceramics公司則研制了低溫共燒陶瓷金屬基板，如圖2（a），并開發(fā)了相應(yīng)的LED封裝技術(shù)。主要包括芯片布置、封裝材料選擇（基板材料、熱界面材料）與工藝、熱沉設(shè)計(jì)等。其中，光是LED封裝的目的，熱是關(guān)鍵，電、結(jié)構(gòu)與工藝是手段，而性能是封裝水平的具體體現(xiàn)。隨著芯片功率的增大，特別是固態(tài)照明技術(shù)發(fā)展的需求，對(duì)LED封裝的光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)和機(jī)械結(jié)構(gòu)等提出了新的、更高的要求。大功率LED封裝技術(shù)與發(fā)展趨勢大功率LED封裝技術(shù)與發(fā)展趨勢一、前言大功率LED封裝由于結(jié)構(gòu)和工藝復(fù)雜，并直接影響到LED的使用性能和壽命，一直是近年來的研究熱點(diǎn)，特別是大功率白光LED封裝更是研究熱點(diǎn)中的熱點(diǎn)。經(jīng)過40多年的發(fā)展，LED封裝先后經(jīng)歷了支架式(Lamp LED)、貼片式(SMD LED)、功率型LED(Power LED)等發(fā)展階段。這些因素彼
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