- 1、本文档共4页,可阅读全部内容。
- 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
- 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载。
- 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
- 5、该文档为VIP文档,如果想要下载,成为VIP会员后,下载免费。
- 6、成为VIP后,下载本文档将扣除1次下载权益。下载后,不支持退款、换文档。如有疑问请联系我们。
- 7、成为VIP后,您将拥有八大权益,权益包括:VIP文档下载权益、阅读免打扰、文档格式转换、高级专利检索、专属身份标志、高级客服、多端互通、版权登记。
- 8、VIP文档为合作方或网友上传,每下载1次, 网站将根据用户上传文档的质量评分、类型等,对文档贡献者给予高额补贴、流量扶持。如果你也想贡献VIP文档。上传文档
查看更多
半导体照明封装技术
【环球SMT 与封装】特约稿
吴懿平 博士
华中科技大学 教授/博导
上海交通大学 兼职教授
Email: ypwu@public.wh.hb.cn
半导体照明封装技术
摘要:半导体照明是21 世纪最具发展前景的高技术领域之一,其封装是连接半导体照明产业和市场的纽
带。本文对功率型LED 的封装特点作了简要的叙述,对正装式LED 和倒装式LED 两种封装方法作了论
述并对功率型LED 封装技术的应用前景作了展望。
关键词:半导体照明,LED 封装,倒装芯片式封装
1 前言
随着半导体发光技术的进步以及人们对绿色照明技术的需求,新兴的固体照明(solid-state lighting,SSL)
光源,特别是高亮度发光二极管(high-brightness light emitting diodes ,HB-LED )引起了人们密切的关注和深入
的研究:它具有发光效率高、使用寿命长、耐震动冲击以及对环境友好等一系列优点,而且不同光色的固体光
源组成的照明系统可通过矩阵、网络等实现照明亮度和光色的细微控制,得到丰富多彩的照明效果。固体照明
光源被认为是人类照明史上继白炽灯、荧光灯和高压放电灯之后的第四代人工光源。欧、美、日等发达国家和
地区均制定了相应的半导体照明发展计划,中国大陆也于2003 年启动了国家半导体照明工程,大力扶持这一新
兴产业。
在LED 产业链中,衬底晶片及衬底生产处于上游, LED 芯片设计及制造处于中游,而下游属于LED 封
装与测试。对于用作通用照明的大功率LED ,目前研发目标之一是将单个LED 的发光量提高到1000 流明的水
平,这除了需要增加芯片的面积并提高输入功率外,还需要改善芯片封装方法并提高固定设备的集成度,从而
使LED 芯片结点与周围环境间的热阻降到 10K/W 以下的水平。因此研发低热阻、优异光学特性、可靠性高而
低成本的封装是高亮度 LED 进入通用照明市场的关键技术之一,从某种意义上讲,LED 的封装是连接产业与
市场的纽带,只有封装良好的产品才能赢得市场,为顾客接受,让人类早日跨入半导体照明时代。
2 LED 封装的特点
LED 是由数层很薄的搀杂半导体材料在衬底(蓝宝石或SiC 等)上通过MOCVD 法外延生长而成,其中一
层带过量的电子,另一层因缺乏电子而形成带正电的“空穴”,当有电流通过时,电子和空穴复合并以辐射光子
的形式释放出能量,从而直接将电能转化为可见光、紫外光或红外光,图1 是其发光原理示意图。LED 作为半
导体器件,其封装技术基本上是在分立半导体器件的封装技术基础上发展演化而来的,但是作为半导体发光器
件,LED 的封装又有自己的特点:LED 封装不但要完成电信号的输入输出,保护芯片在正常的电流下工作,还
得维持工作状态下芯片的温度不超过允许的范围,这对于功率型LED 的封装来说显得尤为重要,因为当芯片的
结点温度升高到一定的水平后,会发生明显的颜色漂移和发光效率下降等现象;LED 封装结构和材料要有利于
提高出光效率,减少对芯片出射光的阻挡和吸收;另外还得尽量采用现有的标准封装材料,从而降低生产成本,
毕竟价格是LED 光源进入通用照明市场的关键之一。
图1. 半导体发光示意图
随着发光半导体芯片设计与制造等技术的进步,下游的封装技术和产业也获得了很大的发展。目前市场上
2
已有不同引脚数目、不同封装外形以及单芯片和多芯片组合等多种封装形式,并且很多已经形成了系列。按照
芯片的电极触点在封装时与基板的位置,LED 的封装可主要分为芯片正装式封装和倒装式封装。
3 芯片正装式封装
LED 芯片正装式封装是将芯片的电极触点朝上,通过引线键合方式实现器件的电气互连,光线由芯片的正
面出射,芯片底部通过导热树脂粘结在小尺寸的反光碗中或载片台上,最后用环氧树脂塑封而成。由于小型LED
芯片散失的热量不大,引脚数较少,而引线键合工艺很成熟且成本低廉,因此到目前为止,小功率LED 主要以
引线键合的正装式封装为主。
图2 为目前市场上可大批量提供的GaN 基正装LED 芯片结构示意图,衬底为蓝宝石。这种正装LED 的出
光效率受到下面两个因素的制约:首先,由于P 型GaN 层导电率较低,需要在其表面覆盖一层半透明的NiAu
材料作为电流扩展层,由于 NiAu 是部分吸光材料,厚了会增加对光的吸收,太薄又不利于电流在扩展层上的
均匀性和大电流在P
文档评论(0)