超高亮度led的應用面不斷擴大,首先進入了特種照明的市場領域,目前業(yè)界正在全力進行普通照明市場的開發(fā)。led用于照明的意義已廣為所知,然而其環(huán)氧樹脂封裝等技術難關尚未攻克。
由于led芯片輸入功率的不斷提高,對這些功率型LED的環(huán)氧樹脂封裝技術提出了更高的要求。功率型led封裝技術主要應滿足以下兩點要求:一是封裝結構要有高的取光效率,二是熱阻要盡可能低,這樣才能保證功率LED的光電性能和可靠性。除了芯片本身外,器件的封裝技術也舉足輕重。
目前關鍵的封裝技術工藝有:一是散熱技術。傳統(tǒng)的指示燈型led封裝結構,一般是用導電或非導電膠將芯片裝在小尺寸的反射杯中或載片臺上,由金絲完成器件的內外連接后用環(huán)氧樹脂封裝而成,其熱阻高達250℃/W~300℃/W,新的功率型芯片若采用傳統(tǒng)式的LED封裝形式,將會因為散熱不良而導致芯片結溫迅速上升和環(huán)氧碳化變黃,從而造成器件的加速光衰直至失效,甚至因為迅速的熱膨脹所產生的應力造成開路而失效。因此對于大工作電流的功率型led芯片,低熱阻、散熱良好及低應力的新的封裝結構是功率型LED器件的技術關鍵??刹捎玫妥杪?、高導熱性能的材料粘結芯片;在芯片下部加銅或鋁質熱沉,并采用半包封結構,加速散熱;甚至設計二次散熱裝置,來降低器件的熱阻。在器件的內部,填充透明度高的柔性硅改性環(huán)氧材料,在可承受的溫度范圍內不會因溫度驟然變化而導致器件開路,也不會出現變黃現象。零件材料也應充分考慮其導熱、散熱特性,以獲得良好的整體熱特性。
功率型LED分為功率LED和W級功率LED兩種。功率LED的輸入功率小于1W(幾十毫瓦功率LED除外);W級功率LED的輸入功率等于或大于1W。國外功率LED封裝,最早有HP公司于20世紀90年代初推出“食人魚”封裝結構的LED,并于1994年推出改進型的“Snap LED”,有2種工作電流(分別為70mA和50mA,輸入功率可達0.3W),接著OSRAM公司推出“Power TOP LED”,之后一些公司推出多種功率LED的封裝結構,這些結構的功率LED比原支架式封裝的LED輸入功率提高幾倍,熱阻降為幾分之一;W級功率LED是未來照明的核心部分,所以世界各大公司投入很大力量,其中松下公司于2003年推出由64只芯片組合封裝的大功率白光LED。日亞公司于2003年推出號稱是全世界最亮的白光LED,其光通量可達600lm,輸出光束為1000lm時,耗電量為30W,最大輸入功率為50W,提供展覽的白光LED模塊發(fā)光效率達33lm/W。有關多芯片組合的大功率led,許多公司根據實際市場需求,不斷開發(fā)出很多新結構封裝的新產品,其開發(fā)研制的速度非常快。
國內LED封裝產品的品種較齊全,目前約有LED封裝廠商200家左右,封裝能力超過200億只/年,封裝的配套能力也很強。但是很多封裝廠為私營企業(yè),規(guī)模偏小。比較好的企業(yè)有:臺灣UEC公司(國聯)采用金屬鍵合(Metal Bonding)技術封裝的MB系列大功率led的特點是,用Si代替GaAs襯底,散熱好,并以金屬黏結層作光反射層,提高光輸出。中國電子科技集團公司第13研究所對功率型LED環(huán)氧樹脂封裝技術開展研究工作,并開發(fā)出功率LED產品。其他有實力的LED封裝企業(yè)(外商投資除外),如佛山國星、廈門華聯等,很早就開展功率型LED的研發(fā)工作并取得了較好的效果,如“食人魚”和PLCC封裝結構的產品均可批量生產,并已研制出單芯片1W級的大功率LED環(huán)氧封裝的樣品。
國內LED環(huán)氧封裝技術的發(fā)展也面臨困難。據中國環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(www.epoxy-e.cn)介紹,對于大功率LED封裝技術的研究開發(fā),目前國家尚未正式支持投入,國內研究單位很少介入,封裝企業(yè)投入研發(fā)的力度(人力和財力)還很不夠,形成國內對封裝技術的開發(fā)力量薄弱的局面,封裝的技術水平與國外相比還有相當的差距。





