目前主要的封装技术比较.doc

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1、·1）LED单芯片封装　　LED在过去的30多年里，取得飞速发展。第一批产品出现在1968年，工作电流20mA的LED的光通量只有千分之几流明，相应的发光效率为0.1lm/W，而且只有一种光色为650nm的红色光。70年代初该技术进步很快，发光效率达到1lm/W，颜色也扩大到红色、绿色和黄色。伴随着新材料的发明和光效的提高，单个LED光源的功率和光通量也在迅速增加。原先，一般LED的驱动电流仅为20mA。到了20世纪90年代，一种代号为“食人鱼”的LED光源的驱动电流增加到50-70mA，而新型大功率L

2、ED的驱动电流达到300—500mA。特别是1998年白光LED的开发成功，使得LED应用从单纯的标识显示功能向照明功能迈出了实质性的一步。图2-1到图2-4描述了LED的发展历程。图2-1普通LED主要用于指示灯图2-2高亮度LED主要用于照明灯图2-3食人鱼LED图2-4大功率LEDA功率型LED封装技术现状　　功率型LED分为功率LED和瓦(W)级功率LED两种。功率LED的输入功率小于1W(几十毫瓦功率LED除外)；W级功率LED的输入功率等于或大于1W。　　最早有HP公司于20世纪90年代初推

3、出“食人鱼”封装结构的LED，并于1994年推出改进型的“SnapLED”，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“PowerTOPLED”，之后一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，热阻降为过去的几分之一。　　W级功率LED是未来照明的核心，世界各大公司投入很大力量，对其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LUXEONLED，该封装结构的特点

4、是采用热电分离的形式，将倒装芯片用硅载体直接焊在热沉上，并采用反射杯、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，Lumileds公司拥有多项功率型白光二极管封装方面的专利技术。OSRAM于2003年推出单芯片的GoldenDragon”系列LED，其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。日亚的1WLED工作电流为350mA，白光、蓝光、蓝绿光和绿光的光通量分别为23、7、28和20流明，预计其寿命为5万小时。B功率型LED封装技

5、术概述　　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。由于LED芯片输入功率的不断提高，功率型LED封装技术主要应满足以下两点要求：①封装结构要有高的取光效率；②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。　　功率型LED所用的外延材料采用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一步提高，但获得高发光通量的最大障碍仍是芯片的取光效率低。现有

6、的功率型LED的设计采用了倒装焊新结构来提高芯片的取光效率，改善芯片的热特性，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，除了芯片外，器件的封装技术也举足轻重。功率型LED封装关键技术：a.散热技术　　传统的指示灯型LED封装结构，一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150～250℃/W，新的功率型芯片若采用传统式的LED封装形式，将会因为散热不良而导致芯片结温迅速上升和环氧碳化变黄，从

7、而造成器件的加速光衰直至失效，甚至因为迅速的热膨胀所产生的应力造成开路而失效。　　对于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。可采用低阻率、高导热性能的材料粘结芯片；在芯片下部加铜或铝质热沉，并采用半包封结构，加速散热；甚至设计二次散热装置，来降低器件的热阻；在器件的内部，填充透明度高的柔性硅胶，胶体不会因温度骤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。普通LED和大功率LED封装结构

8、分别见图2-5，图2-6。热阻参考值见表2-1。2-5普通LED封装结构图图2-6大功率LED封装结构图表2-1普通LED与大功率LED的热阻参考值对比LED功率  热阻参考(℃/W)普通LED    150～2501WLED    ＜503WLED    ＜305WLED    ＜1810WLED    ＜9b二次光学设计技术　　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。c.功率型LED白光技术　　常见的实现白光的工艺方法有如