摘 要:随着制造技术的不断进步,发光二极管越来越多地应用于照明领域是必然趋势。本文综述了照明用发光二极管封装技术,主要对散热、白光、测试、筛选、静电防护等关键技术进行阐述,并提出了加快发展照明用发光二极管技术的建议。
关键词:发光二极管;照明;光通量;封装中图分类号:TN312 + 18 文献标识码:A 文章编号:1002 - 6339 (200
5) 05 - 0430 - 02 Encapsulation Technical Keys of illumination LED ZHANGDong - chun ,SUN Qiu - yan ,ZHENGJi - yu (Light Industry College of Hebei Polytechnic University , Tangshan 063020 ,China)Abstract :It is a inevitable trend that LED is more and more used in the illumination field as the progress ofmanufacture technology. Encapsulation technology of illumination LED is summarized in the paper , includingkey technology , such as emanating heat , white light , test , filter and static prevention , etc. The advice thattechnology of illumination LED should bedevelopedisputforwardinthepaper.Keywords :LED ;illumination ;luminousflux ;encapsulation 半导体发光二极管(light - emitting diode) 简称LED ,从二十世纪60 年代研制出来并逐步走向市场化,其封装技术也在不断改进和发展。由最早用玻璃管封装发展至支架式环氧封装和表面贴装式封装,使得小功率LED 获得广泛的应用。
从二十世纪90 年代开始,由于LED 外延、芯片技术上的突破,四元系Al2GaInP 和GaN 基的LED 相继问世,实现了LED 全色化,发光亮度大大提高,并可组合各种颜色和白光〔1〕。器件输入功率上有很大提高。
目前单芯片1W大功率LED 已产业化并推向市场,这使得超高亮度LED的应用面不断扩大,由特种照明的市场领域,逐步向普通照明市场迈进。由于LED 芯片输入功率的不断提高,对其封装技术提出了更高的要求.LED 要在照明领域发展,关键要将其发光效率、光通量提高到现有照明光源的水平。
大功率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,虽然其外量子效率还需进一步提高,但获得高光通量的最大障碍是芯片的取光效率低。现有的大功率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,从而获得较高的光通量。
除了芯片外,器件的封装技术也举足轻重。关键的封装技术工艺有:1 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250～300 ℃/ W,新的大功率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。
因此,对于大工作电流的大功率LED 芯片,低热阻、散热良好及低应力的新的封装结构是技术关键。采用低电阻率、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橡胶,在硅橡胶承受的温度范围内(一般为- 40～200 ℃) ,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,