led倒装技术及工艺流程分析_纺织轻工业_工程科技_专业资料

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1、LED倒装技术及工艺流程分析来源：光亚新世纪LED网　时间：2015-02-06　【字体：大 中 小】　　1、引言　　发光二极管（LED）作为新型的绿色照明光源，具有节能、高效、低碳、体积小、反应快、抗震性强等优点，可以为用户提供环保、稳定、高效和安全的全新照明体验，已经逐步发展成为成熟的半导体照明产业。　　近年来，全球各个国家纷纷开始禁用白炽灯泡，LED将会迎来一个黄金的增长期。此外，近年来LED在电视机背光、手机、和平板电脑等方面的应用也迎来了爆发式的增长，LED具有广阔的应用发展前景。　　2、倒装LED技术的发展及现状　　

2、倒装技术在LED领域上还是一个比较新的技术概念，但在传统IC行业中已经被广泛应用且比较成熟，如各种球栅阵列封装（BGA）、芯片尺寸封装（CSP）、晶片级芯片尺寸封装（WLCSP）等技术，全部采用倒装芯片技术，其优点是生产效率高、器件成本低和可靠性高。　　倒装芯片技术应用于LED器件，主要区别于IC在于，在LED芯片制造和封装过程中，除了要处理好稳定可靠的电连接以外，还需要处理光的问题，包括如何让更多的光引出来，提高出光效率，以及光空间的分布等。　　针对传统正装LED存在的散热差、透明电极电流分布不均匀、表面电极焊盘和引线挡光以及

3、金线导致的可靠性问题，1998年，J.J.Wierer等人制备出了1W倒装焊接结构的大功率AlGaInN-LED蓝光芯片，他们将金属化凸点的AIGalnN芯片倒装焊接在具有防静电保护二极管(ESD)的硅载体上。　　图1是他们制备得到的LED芯片的图片和截面示意图。他们的测试结果表明，在相同的芯片面积下，倒装LED芯片（FCLED）比正装芯片有着更大的发光面积和非常好的电学特性，在200-1000mA的电流范围，正向电压（VF）相对较低，从而导致了更高的功率转化效率。　　图1倒装结构的LED芯片图片和截面示意图　　2006年，O.

4、B.Shchekin等人又报道了一种新的薄膜倒装焊接的多量子阱结构的LED（TFFC-LED）。所谓薄膜倒装LED，就是将薄膜LED与倒装LED的概念结合起来。　　在将LED倒装在基板上后，采用激光剥离（Laserlift-off）技术将蓝宝石衬底剥离掉，然后在暴露的N型GaN层上用光刻技术做表面粗化。　　如图2所示，这种薄膜结构的LED可以有效地增加出光效率。但相对来说，这种结构工艺比较复杂，成本会相对较高。　　图2薄膜倒装LED芯片结构示意图　　随着硅基倒装芯片在市场上销售，逐渐发现这种倒装LED芯片在与正装芯片竞争时，其成

5、本上处于明显的劣势。　　由于LED发展初期，所有封装支架和形式都是根据其正装或垂直结构LED芯片进行设计的，所以倒装LED芯片不得不先倒装在硅基板上，然后将芯片固定在传统的支架上，再用金线将硅基板上的电极与支架上的电极进行连接。　　使得封装器件内还是有金线的存在，没有利用上倒装无金线封装的优势；而且还增加了基板的成本，使得价格较高，完全没有发挥出倒装LED芯片的优势。　　为此，最早于2007年有公司推出了陶瓷基倒装LED封装产品。这一类型的产品，陶瓷既作为倒装芯片的支撑基板，也作为整体封装支架，实现整封装光源的小型化。　　这一封

6、装形式是先将倒装芯片焊接（Bonding）在陶瓷基板上，再进行荧光粉的涂覆，最后用铸模（Molding）的方法制作一次透镜，这一方法将LED芯片和封装工艺结合起来，降低了成本。　　这种结构完全消除了金线，同时散热效果明显改善，典型热阻<10℃/W，明显低于传统的K2形式的封装（典型10-20℃/W）。　　随着倒装技术的进一步应用和发展，2012年开始，出现了可直接贴装（DirectAttach，DA）倒装芯片；随后几年，各个公司都开始研发和推出这一类型的倒装芯片。　　该芯片在结构上的变化是，将LED芯片表面的P、N两个金属焊盘几

7、何尺寸做大，同时保证两个焊盘之间的间距足够，这样使得倒装的LED芯片能够在陶瓷基板上甚至是PCB板上直接贴片了，使40mil左右的倒装芯片焊盘尺寸能够到达贴片机的贴片精度要求，简化了芯片倒装焊接工艺，降低了整体成本。　　至目前为止（2014年中）倒装DA芯片已基本成熟，市场销售量逐步增加，未来将会成为大功率LED芯片的主流。　　在直接贴装DA芯片基础上，2013年开始发展出了白光芯片（部分公司称为免封装或无封装）产品，如图6所示。它是在倒装DA芯片制造过程中同时完成了荧光粉的涂敷，应用时可在PCB上直接进行贴片，完全可以当作封装

8、光源直接应用。　　其优势是LED器件体积小，芯片直接贴片可以减少散热的界面，进一步降低了热阻，散热性能进一步提高。到目前为止，白光芯片仍然处于研发阶段，市场的应用还不成熟，需要大家共同努力，推动白光芯片技术和应用的发展。　　图3白光芯片与封装示意图　　3、倒装L