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1、照明级大功率LED技术照明级大功率LED技术.txt小时候觉得父亲不简单，后来觉得自己不简单，再后来觉得自己孩子不简单。越是想知道自己是不是忘记的时候，反而记得越清楚。本文由Richard_chan86贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。2006年3月 灯与照明 30卷第1期第光源研究照明级大功率LED技术沈培宏(华东电子集团有限公司,南京210028)摘 :该文介绍照明级大功率LED的设计和工艺技术,其关键是芯片和封装,最新的二维光子结晶要结构极大地提高了发光效率,为照明级大功率的LE
2、D的新技术之一。关键词:封装技术;二维光子结晶结构0 前言2004—2005年的各大照明与显示器大展中可以代替小功率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器件的封装方法并不能简单地套用传统的小功率LED器件的封装方法和封装材料。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。发现以LED为应用光源的电子产品已扩充到LCDTV背光模块、车头灯、投影机和辅助造景光源等的应用。在发光效率、产品寿命及应用模式增加下,高亮度和高效率的功率型LED的需求量呈现大幅度增长。从LED1970—2003年三十多年
3、的发展历程可知,LED的光通量大约每16～20月就要增加2.2倍。可以预期在五年内照明级大功率LED器件的光效率达到100lm/W将是有可能的事情。照明级大功率LED器件光效的提高,有赖于芯片光效的提高和封1 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。1.1 倒装式芯片装出光散热技术的提高的同步进行才能做到。众所周知,LED芯片的外量子效率取决于外延材料的内量子效率和芯片的取光效率。目前大功率型LED所采用的外延材料为MOCVD外延生长技术和多量子阱结构,虽然现在其内量子效率并未达到最高,还有进一步提高
4、的空间,但是我们发现,获得LED器件高光通量的最大障碍依然是芯片的取光方高功率LED封装设计主要应朝以下两点发展:一是高取光效率的封装结构,二是较低的芯片(外壳热阻值(Rjunctiontocase))。除了提升芯片本身的量子效率外,单体的封装材料与结构技术也应有突破性的进展,方能确保高功率LED的光电性能和可靠性。目前极需突破的封装技术工艺,是传热与散热技术。传统的5mm圆筒型LED封装结构其热阻高达250℃W～300℃W,高功率芯片若采用传统的封//装形式,将会因为散热不良而导致芯片表面温度迅速上升与周围环氧树脂碳化变色,从而造成单体的加速光衰减直至失效,甚至因
5、为承受温度骤然变化迅速的热膨胀应力造成开路(OpenLoop)而失效。因此对于大工作电流的高功率型LED芯片,低热阻、散热良好及低机械应力的新式封装结构是高功率型LED封装体的技术关键。现阶段的具体解决方案是式和高出光效率的封装结构的设计。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须设计复杂的供电电路。相比之
6、下,大功率LED单体的功率远大于若干个小功率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·42·采用低接口热阻、高导热性能的材料进行芯片粘合(DieAttach),粘合在芯片下部(发光的反方向)连接高导热的金属散热块(HeatSlug),直接将芯片所发出2006年3月 灯与照明 30卷第1期第的高热量传导到封装体最外部。芯片加散热块的组合由支架(Leadframe)与塑料件组合而成的载体(Car2(Encapsulation)的结构体。兼容性较好,使用方便,因而成为AlGaInNLED发展的另一主流
7、。rier)依不同的加工方式组成一个可供后续胶材密封1.2 硅底板倒装法2 基础封装结构2.1 散热首先制备出具有适合共晶焊接电极的大尺寸LED芯片(FlipChipLED),同时制备出相应尺寸的硅大功率LED封装中主要需考虑的问题有两个:散热与出光。从电流、温度、光通量关系图可得知,散热对于功率型LED器件是至关重要的。如果不能将电流产生的热量及时的散出,保持PN结的结温度在允许范围内,将无法获得稳定的光输出和维持正常的器件寿命。常用的散热材料中银的导热率最好,但是银导散热板的成本较高不适宜做通用型散热器。而铜的导热率比较接近银,且其成本比银低。铝的导热率虽然
