李小紅 柴儲(chǔ)芬 彭萬華

　　摘要：本文首先簡(jiǎn)要介紹功率型led封裝技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài)，論述功率型led關(guān)鍵的封裝技術(shù)，并對(duì)我國(guó)發(fā)展功率型led提些建議。

一、引言
　　半導(dǎo)體發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱LED，從上世紀(jì)六十年代研制出來并逐步走向市場(chǎng)化，其封裝技術(shù)也是不斷改進(jìn)和發(fā)展。LED由最早用玻璃管封裝發(fā)展至支架式環(huán)氧封裝和表面貼裝式封裝，使得小功率LED獲得廣泛的應(yīng)用。從上世紀(jì)九十年代開始，由于LED外延、芯片技術(shù)上的突破，四元系A(chǔ)lGaInP和GaN基的LED相繼問世，實(shí)現(xiàn)了LED全色化，發(fā)光亮度大大提高，并可組合各種顏色和白光。器件輸入功率上有很大提高。目前單芯片1W大功率led已產(chǎn)業(yè)化并推向市場(chǎng)，臺(tái)灣國(guó)聯(lián)也已研制出10W的單芯片大功率led。這使得超高亮度LED的應(yīng)用面不斷擴(kuò)大，首先進(jìn)入特種照明的市場(chǎng)領(lǐng)域，并向普通照明市場(chǎng)邁進(jìn)。由于led芯片輸入功率的不斷提高，對(duì)這些功率型LED的封裝技術(shù)提出了更高的要求。功率型led封裝技術(shù)主要應(yīng)滿足以下二點(diǎn)要求：一是封裝結(jié)構(gòu)要有高的取光效率，其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。所以本文將重點(diǎn)對(duì)功率型LED的封裝技術(shù)作介紹和論述。
　　二、功率型LED封裝技術(shù)現(xiàn)狀
　　由于功率型LED的應(yīng)用面非常廣，不同應(yīng)用場(chǎng)合下對(duì)功率LED的要求不一樣。根據(jù)功率大小，目前的功率型LED分為普通功率LED和W級(jí)功率LED二種。輸入功率小于1W的LED（幾十mW功率LED除外）為普通功率LED；輸入功率等于或大于1W的LED為W級(jí)功率LED。而W級(jí)功率LED常見的有二種結(jié)構(gòu)形式，一種是單芯片W級(jí)功率LED，另一種是多芯片組合的W級(jí)功率LED。
　　1．國(guó)外功率型LED封裝技術(shù)：
　?。?）普通功率LED
　　根據(jù)報(bào)導(dǎo)，最早是由HP公司于1993年推出“食人魚”封裝結(jié)構(gòu)的LED，稱“Super flux LED”，并于1994年推出改進(jìn)型的“Snap LED”，其外形如圖1所示。它們典型的工作電流，分別為70mA和150mA，輸入功率分別為0.1W和0.3W。
Osram公司推出“Power TOP LED”是采用金屬框架的PLCC封裝結(jié)構(gòu)，其外形圖如圖2所示。之后其他一些公司推出多種功率LED的封裝結(jié)構(gòu)。其中一種PLCC-4結(jié)構(gòu)封裝形式，其功率約200~300mW，這些結(jié)構(gòu)的熱阻一般為75~125℃/W?？傊?，這些結(jié)構(gòu)的功率LED比原支架式封裝的LED輸入功率提高幾倍，熱阻下降幾倍。
　?。?）W級(jí)功率LED
　　W級(jí)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，對(duì)W級(jí)功率封裝技術(shù)進(jìn)行研究開發(fā)，并均已將所得的新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)等申請(qǐng)各種專利。
　　單芯片W級(jí)功率LED最早是由Lumileds公司于1998年推出的Luxeon LED，其結(jié)構(gòu)如圖3所示，根據(jù)報(bào)導(dǎo)，該封裝結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是采用熱電分離的形式，將倒裝芯片用硅載體直接焊接在熱沉上，并采用反射杯、光學(xué)透鏡和柔性透明膠等新結(jié)構(gòu)和新材料，提高了器件的取光效率并改善了散熱特性?？稍谳^大的電流密度下穩(wěn)定可靠的工作，并具有比普通LED低得多的熱阻，一般為14~17℃/W，現(xiàn)有1W、3W和5W的產(chǎn)品。該公司近期還報(bào)導(dǎo)［1］推出Luxeon III LED 產(chǎn)品，由于對(duì)封裝和芯片進(jìn)行改善，可在更高的驅(qū)動(dòng)電流下工作，在700mA電流工作50000小時(shí)后仍能保持70%的流明，在1A電流工作20000小時(shí)能保持50%的流明。
　　Osram公司于2003年推出單芯片的“Golden Dragon”系列LED［2］，如圖4所示，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是熱沉與金屬線路板直接接觸，具有很好的散熱性能，而輸入功率可達(dá)1W。
我國(guó)臺(tái)灣UEC公司（國(guó)聯(lián)）采用金屬鍵合（Metal Bonding）技術(shù)封裝的MB系列大功率LED［3］其特點(diǎn)是用Si代替GaAs襯底，散熱好，并以金屬黏結(jié)層作光反射層，提高光輸出?，F(xiàn)有LED單芯片面積分別為：0.3×0.3mm2、1×1mm2和2.5×2.5mm2的芯片，其輸入功率分別有0.3W 、1W和10W，其中2.5×2.5mm2芯片光通量可達(dá)200lm，0.3W 和1W產(chǎn)品正推向市場(chǎng)。
多芯片組合封裝的大功率LED，其結(jié)構(gòu)和封裝形式較多，這里介紹幾種典型的結(jié)構(gòu)封裝形式：
　?、倜绹?guó)UOE公司于2001年推出多芯片組合封裝的Norlux系列LED［4］，其結(jié)構(gòu)是采用六角形鋁板作為襯底，如圖5所示，鋁層導(dǎo)熱好，中央發(fā)光區(qū)部分可裝配40只芯片，封裝可為單色或多色組合，也可根據(jù)實(shí)際需求布置芯片數(shù)和金線焊接方式，該封裝的大功率LED其光通量效率為20lm/W，發(fā)光通量為100lm。
　?、贚anina Ceramics公司于2003年推出采用公司獨(dú)有的金屬基板上低溫?zé)Y(jié)陶瓷（LTCC-M）技術(shù)封裝的大功率LED陣列［5］，有二種產(chǎn)品：一種為7元LED陣列，光通量為840lm，功率為21W。另一種是134元LED陣列，光通量為5360lm，功率134W。由于LTCC-M技術(shù)是將led芯片直接連接到密封陣列配置的封裝盒上，因此工作溫度可達(dá)250℃。
　?、鬯上鹿居?003年推出由64只芯片組合封裝的大功率白光LED［6］，光通量可達(dá)120lm，采用散熱性能優(yōu)良的襯底，把這些芯片封裝在2cm2