看一看提高取效率降热阻功率型LED封装技术

超高亮度LED的利用面不断扩大，首先进入特种照明的市场领域，并向普通照明市场迈进。由于LED芯片输入功率的不断提高，对这些功率型LED的封装技术提出了更高的要求。功率型LED封装技术主要应满足以下两点要求：1是封装结构要有高的取光效率，其2是热阻要尽可能低，这样才能保证功率LED的光电性能和可靠性。半导体LED若要作为照明光源，常规产品的光通量与白炽灯和荧光灯等通用性光源相比，距离甚远。因此，LED要在照明领域发展，关键是要将其发光效率、光通量提高至现有照明光源的等级。功率型LED所用的外延材料采取MOCVD的外延生长技术和多量子阱结构，虽然其内量子效率还需进1步提高，但获得多发光通量的最大障碍还是芯片的取光效率低。现有的功率型LED的设计采取了倒装焊新结构来提高芯片的取光效率，改进芯片的热特性，并通过增大芯片面积，加大工作电流来提高器件的光电转换效率，从而获得较高的发光通量。除芯片外，器件的封装技术也举足轻重。关键的封装技术工艺有：散热技术传统的唆使灯型LED封装结构，1般是用导电或非导电胶将芯片装在小尺寸的反射杯中或载片台上，由金丝完成器件的内外连接后用环氧树脂封装而成，其热阻高达250℃/W～300℃/W，新的功率型芯片若采取传统式的LED封装情势，将会由于散热不良而导致芯片结温迅速上升和环氧碳化变黄，从而造成器件的加速光衰直至失效，乃至由于迅速的热膨胀所产生的应力造成开路而失效。因此，对大工作电流的功率型LED芯片，低热阻、散热良好及低应力的新的封装结构是功率型LED器件的技术关键养殖大棚拆迁怎么处理。可采取低阻率、高导热性能的材料粘结芯片；在芯片下部加铜或铝质热沉，并采取半包封结构，加速散热；乃至设计2次散热装置，来降落器件的热阻。在器件的内部，填充透明度高的柔性硅橡胶，在硅橡胶承受的温度范围内(1般为⑷0℃～200℃)，胶体不会因温度突然变化而导致器件开路，也不会出现变黄现象。零件材料也应充分考虑其导热、散热特性，以获得良好的整体热特性。2次光学设计技术为提高器件的取光效率，设计外加的反射杯与多重光学透镜。功率型LED白光技术常见的实现白光的工艺方法有以下3种：(1)蓝色芯片上涂上YAG荧光粉，芯片的蓝色光激起荧光粉发出540nm～560nm的黄绿光，黄绿光与蓝色光合成白光。该方法制备相对简单，效率高，具有实用性。缺点是布胶量1致性较差、荧光粉易沉淀导致出光面均匀性差、色调1致性不好；色温偏高；显色性不够理想。(2)RGB3基色多个芯片或多个器件发光混色成白光，或用蓝+黄绿色双芯片补色产生白光。只要散热得法，该方法产生的白光较前1种方法稳定，但驱动较复杂，另外还要考虑不同色采芯片的不同光衰速度。(3)在紫外光芯片上涂RGB荧光粉，利用紫光激起荧光粉产生3基色光混色构成白光。由于目前的紫外光芯片和RGB荧光粉效率较低，仍未到达实用阶段。厦门华联电子有限公司目前已采取方法(1)和(2)进行白光LED产品的批量生产，并已进行了W级功率LED的样品试制，积累了1定的经验。我们认为，照明用W级功率LED产品要实现产业化还必须解决以下技术问题：1.粉涂布量控制：LED芯片+荧光粉工艺采取的涂胶方法，通常是将荧光粉与胶混合后用分配器将其涂到芯片上。在操作进程中，由于载体胶的粘度是动态参数、荧光粉比重大于载体胶而产生沉淀和分配器精度等因素的影响，此工艺荧光粉的涂布量均匀性的控制有难度，导致了白光色采的不均匀。2.片光电参数配合：半导体工艺的特点，决定同种材料同1晶圆芯片之间都可能存在光学参数(如波长、光强)和电学(如正向电压)参数差异。RGB3基色芯片更是这样，对白光色度参数影响很大。这是产业化必须要解决的关键技术之1。3.根据利用要求产生的光色度参数控制：不同用途的产品，对白光LED的色坐标、色温、显色性、光功率(或光强)和光的空间散布等要求不同。上述参数的控制触及产品结构、工艺方法、材料等多方面因素的配合。在产业化生产中，对上述因素进行控制，得到符合利用要求、1致性好的产品10分重要。检测技术与标准随着W级功率芯片制造技术和白光LED工艺技术的发展，LED产品正逐步进入(特种)照明市场，显示或唆使用的传统LED产品参数检测标准及测试方法已不能满足照明利用的需要。国内外的半导体设备仪器生产企业也纷纭推出各自的测试仪器，不同的仪器使用的测试原理、条件、标准存在1定的差异，增加了测试利用、产品性能比较工作的难度和问题复杂化。我国光学光电子行业协会光电子器件分会行业协会根据LED产品发展的需要，于2003年发布了“发光2极管测试方法(试行)”，该测试方法增加了对LED色度参数的规定。但LED要往照明业拓展，建立LED照明产品标准是产业规范化的重要手段。挑选技术与可靠性保证由于灯具外观的限制，照明用LED的装配空间密封且遭到局限，密封且有限的空间不利于LED散热，这意味着照明LED的使用环境要劣于传统显示、唆使用LED产品。另外，照明LED是处于大电流驱动下工作，这就对其提出更高的可靠性要求。在产业化生产中，针对不同的产品用途，进行适当的热老化、温度循环冲击、负载老化工艺挑选实验，剔除早期失效品，保证产品的可靠性很有必要。电防护技术由于GaN是宽禁带材料，电阻率较高，该类芯片在生产进程中因静电产生的感生电荷不容易消失，积累到相当的程度，可以产生很高的静电电压。当超过材料的承受能力时，会产生击穿现象并放电。蓝宝石衬底的蓝色芯片其正负电极均位于芯片上面，间距很小；对InGaN/AlGaN/GaN双异质结农村集体建设用地敢强拆吗，InGaN活化薄层仅几10纳米，对静电的承受能力很小，极易被静电击穿，使器件失效。因此，在产业化生产中，静电的防范是否是得当，直接影响到产品的成品率、可靠性和经济效益。静电的防范技术有以下几种：1.对生产、使用途所从人体、台、地、空间及产品传输、堆放等方面实行防范，手段有防静电服装、手套、手环、鞋、垫、盒、离子风扇、检测仪器等。2.芯片上设计静电保护线路。3.LED上装配保护器件。厦门华联电子有限公司长时间从事半导体LED及其他光电子器件的研制、生产。目前在功率LED方面，已具有“食人鱼”、3基色芯片PLCC功率型LED产品的量产能力，并用于室外装璜利用产品出口欧美市场。在多芯片混色白光技术利用方面，已有彩色显示模块出口。W级功率型LED已进行研制，并推出R、Y、G、B、W色，两种外形样品。IF=350mA下的光效分别约为14lm/W、11lm/W、12lm/W、4lm/W和11.5lm/W。相干链接 功率型LED封装技术现状功率型LED分为功率LED和W级功率LED两种。功率LED的输入功率小于1W(几10毫瓦功率LED除外)；W级功率LED的输入功率等于或大于1W。国外功率型LED封装技术(1)功率LED最早有HP公司于20世纪90年代初推出“食人鱼”封装结构的LED，并于1994年推出改进型的“Snap LED”，有两种工作电流，分别为70mA和150mA，输入功率可达0.3W。接着OSRAM公司推出“Power TOP LED”。以后1些公司推出多种功率LED的封装结构。这些结构的功率LED比原支架式封装的LED输入功率提高几倍，热阻降为几分之1。(2)W级功率LEDW级功率LED是未来照明的核心部分，所以世界各大公司投入很大气力，对W级功率LED的封装技术进行研究开发。单芯片W级功率LED最早是由Lumileds公司于1998年推出的LUXEON LED，该封装结构的特点是采取热电分离的情势，将倒装芯片用硅载体直接焊接在热沉上，并采取反射杯、光学透镜和柔性透明胶等新结构和新材料，现可提供单芯片1W、3W和5W的大功率LED。OSRAM公司于2003年推出单芯片的“Golden Dragon”系列LED，其结构特点是热沉与金属线路板直接接触，具有很好的散热性能，而输入功率可达1W。多芯片组合封装的大功率LED，其结构和封装情势较多。美国UOE公司于2001年推出多芯片组合封装的Norlux系列LED，其结构是采取6角形铝板作为衬底。Lanina Ceramics公司于2003年推出了采取公司独有的金属基板上低温烧结陶瓷(LTCC-M)技术封装的大功率LED阵列。松下公司于2003年推出由64只芯片组合封装的大功率白光LED。日亚公司于2003年推出号称是全球最亮的白光LED，其光通量可达600lm，输出光束为1000lm时，耗电量为30W，最大输入功率为50W，提供展览的白光LED模块发光效率达33lm/W。有关多芯片组合的大功率LED，许多公司根据实际市场需求，不断开发出很多新结构封装的新产品，其开发研制的速度非常快。国内功率型LED封装技术国内LED封装产品的品种较齐全，据初步估计，全国LED封装厂超过200家，封装能力超过200亿只/年，封装的配套能力也很强。但是很多封装厂为私营企业，范围偏小。但我国台湾UEC公司(国联)采取金属键合(Metal Bonding)技术封装的MB系列大功率LED的特点是，用Si代替GaAs衬底，散热好，并以金属黏结层作光反射层，提高光输出。中国电子科技团体公司第13研究所对功率型LED封装技术展开研究工作，并开发出功率LED产品。其他有实力的LED封装企业(外商投资除外)，如佛山国星、厦门华联等，很早就展开功率型LED的研发工作，并取得了较好的效果，如“食人鱼”和PLCC封装结构的产品，都可批量生产，并已研制出单芯片1W级的大功率LED封装的样品。对大功率LED封装技术的研究开发，目前国家还没有正式支持投入，国内研究单位很少参与，封装企业投入研发的力度(人力和财力)还很不够，构成国内对封装技术的开发气力薄弱的局面，封装的技术水平与国外相比还有相当的差距。资讯分类行业动态帮助文档展会专题报道5金人物商家文章