超高亮度LED的利用面不斷擴大,首先進進了特種照明的市場范疇,目前業界正在全力進行普通照明市場的開發。LED用于照明的意義已廣為所知,然而其環氧樹脂封裝等技巧難關尚未攻克。
由于LED芯片輸進功率的不斷提高,對這些功率型LED的環氧樹脂封裝技巧提出了更高的請求。功率型LED封裝技巧重要應滿足以下兩點請求:一是封裝結構要有高的取光效率,二是熱阻要盡可能低,這樣才干保證功率LED的光電性能和可靠性。除了芯片本身外,器件的封裝技巧也舉足輕重。
目前關鍵的封裝技巧工藝有:一是散熱技巧。傳統的唆使燈型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式的LED封裝情勢,將會由于散熱不良而導致芯片結溫敏捷上升和環氧碳化變黃,從而造成器件的加速光衰直至失效,甚至由于敏捷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器件的技巧關鍵。可采用低阻率、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,來下降器件的熱阻。在器件的內部,填充透明度高的柔性硅改性環氧材料,在可蒙受的溫度范疇內不會因溫度驟然變更而導致器件開路,也不會呈現變黃現象。零件材料也應充分考慮其導熱、散熱特征,以獲得良好的整體熱特征。
功率型LED分為功率LED和W級功率LED兩種。功率LED的輸進功率小于1W(幾十毫瓦功率LED除外);W級功率LED的輸進功率即是或大于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年推出改良型的“SnapLED”,有2種工作電流(分辨為70mA和150mA,輸進功率可達0.3W),接著OSRAM公司推出“PowerTOPLED”,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輸進功率提高幾倍,熱阻降為幾分之一;W級功率LED是未來照明的核心部分,所以世界各至公司投進很大力量,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,最大輸進功率為50W,供給展覽的白光LED模塊發光效率達33lm/W。有關多芯片組合的大功率LED,很多公司根據實際市場需求,不斷開發出很多新結構封裝的新產品,其開發研制的速度非常快。
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,封裝才能超過200億只/年,封裝的配套才能也很強。但是很多封裝廠為私營企業,范圍偏小。比擬好的企業有:臺灣UEC公司(國聯)采用金屬鍵合(MetalBonding)技巧封裝的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環氧樹脂封裝技巧開展研究工作,并開發出功率LED產品。其他有實力的LED封裝企業(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的研發工作并取得了較好的后果,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環氧封裝的樣品。
國內LED環氧封裝技巧的發展也面臨艱苦。據中國環氧樹脂行業協會(www.epoxy-e.cn)先容,對于大功率LED封裝技巧的研究開發,目前國家尚未正式支撐投進,國內研究單位很少參與,封裝企業投進研發的力度(人力和財力)還很不夠,形成國內對封裝技巧的開發力量單薄的局面,封裝的技巧程度與國外相比還有相當的差距。
LED照明推廣尚需解決環氧樹脂封裝關
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