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| 大功率照明级LED之封装 | |
| 时间:2005-5-10 21:56:07 来源: 作者: 浏览 | |
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一、引言 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器件在大部分的照明应用中必将取代传统的小功率LED器件。其好处是非常明显的，小功率的LED组成的照明灯具为了达到照明的需要，必须集中许多个LED的光能才能达到设计要求。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需设计复杂的供电电路。相比之下，大功率LED单体的功率远大于单个LED等于若干个小功率LED的总和，供电线路相对简单，散热结构完善，物理特性稳定。所以说，大功率LED器件代替小功率LED器件成为主流半导体照明器件是必然的。但是对于大功率LED器件的封装方法我们并不能简单的套用传统的小功率LED器件的封装方法与封装材料。大的耗散功率，大的发热量，高的出光效率给我们的封装工艺封装设备和封装材料提出了新的更高的要求。 二、大功率LED芯片 要想得到大功率LED器件就必须制备合适的大功率LED芯片。国际上通常的制造方法有如下几种： 2.1加大尺寸法： 通过增大单颗LED的有效发光面积，和增大尺寸后促使得流经TCL层的电流均匀分布而特殊设计的电极结构（一般为梳状电极）之改变以求达到预期的光通量。但是，简单的增大发光面积无法解决根本的散热问题和出光问题，并不能达到预期的光通量和实际应用效果。 2.2硅底板倒装法： 首先制备出具有适合共晶焊接电极的大尺寸LED芯片。同时制备出相应尺寸的硅底板，并在上制作出供共晶焊接的金导电层及引出导电层（超声金丝球焊点）。然后，利用共晶焊接设备将大尺寸LED芯片与硅底板焊接在一起。（这样的结构较为合理，即考虑了出光问题又考虑到了散热问题，这是目前主流的High Output Power Chip LED生产方式。） 美国LumiLeds公司2001年研制出了AlGaInN功率型倒装芯片（FCLED）结构，具体做法为：第一步，在外延片顶部的P型GaN：Mg淀积厚度大于500A的NiAu层，用于欧姆接触和背反射；第二步，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；第三步，淀积、刻蚀形成N型欧姆接触层，芯片尺寸为1×1mm2，P型欧姆接触为正方形，N欧姆接触以梳状插入其中，这样可缩短电流扩展距离，把扩展电阻降至最小；第四步，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。 2.3陶瓷底板倒装法： 先利用LED晶片厂通用设备制备出具有适合共晶焊接电极结构的大出光面积的LED芯片和相应的陶瓷底板，并在上制作出共晶焊接导电层及引出导电层。之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。（这样的结构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，散热的效果非常理想，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化一体封装伺服电路预留下了安装空间） 2.4蓝宝石衬底过渡法： 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，制造出上下电极结构的大尺寸蓝光LED芯片。 2.5AlGaInN/碳化硅（SiC）背面出光法： 美国Cree公司是采用SiC衬底制造AlGaInN超高亮度LED的全球唯一厂家，几年来AlGaInN/SiCa芯片结构不断改进，亮度不断提高。由于P型和N型电极分别仅次于芯片的底部和顶部，单引线键合，兼容性较好，使用方便，因而成为AlGaInN; LED发展的另一主流。
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