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功率型LED封装技术 摘要：本文简要介绍功率型LED封装技术的国内外发展动态，论述功率型LED关键的封装技术，我们在功率型LED封装技术研究的进展，并对我国发展功率型LED提些建议。 一、引言 　　半导体发光二极管简称LED，从上世纪六十年代研制出来并逐步走向市场化，其封装技术也是不断改进和发展。LED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。从上世纪九十年代开始，由于LED外延、芯片技术上的突破，使超高亮四元系AlGaInP和GaN基的LED既能发射可见光波长的光，可组合各种颜色和白光，又在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，3W--5W 甚至10W的单芯片大功率LED也已推出，并部分走向市场。这使得超高亮度LED的应用面不断扩大，首先进入特种照明的市场领域，并向普通照明市场迈进。由于LED芯片输入功率的不断提高，对这些功率型LED的封装技术提出了更高的要求。功率型LED封装技术主要应满足以下二点要求：一是封装结构要有高的取光效率；其二是热阻要尽可能低。这样才能保证功率LED的光电性能和可靠性。所以本文将重点对功率型LED的封装技术作介绍和论述。 二、功率型LED封装技术现状 　　由于功率型LED的应用面非常广，不同应用场合下对功率LED的要求不一样。一般功率型LED分为功率LED和W级功率LED二种。当输入功率小于1W的LED（几十mW功率LED除外）叫做功率LED；当输入功率等于或大于1W的LED叫做W级功率LED。而W级功率LED常见的有二种结构形式：一种是单芯片W级功率LED，另一种是多芯片组合的W级功率LED。 　　1.国外功率型LED封装技术：按功率LED和W级功率LED分别描述 　　　(1 ) 功率 LED 　　根据报导，最早是由HP公司于1993年推出“食人鱼”封装结构的LED称“Superflux LED”，并于1994年推出改进型的“Snap LED”，其外形如图1所示。 有二种典型的工作电流，分别为70mA和150mA，150mA输入功率可达0.3W。接着Osram公司推出 “Power TOP LED”是采用金属框架的PLCC封装结构，其外形图如图2所示。之后一些公司推出多种功率LED的封装结构，其中一种PLCC-4结构封装形式，其功率约200~300mW。 这些结构的热阻一般为 75~125 /W。总之，这些结构的功率LED比原支架式封装的LED输入功率提高几倍，热阻下降几倍。 图1. Super flux LED and Snap LED 图2. Osram “Power Top LED” 　　　（2）W 级功率LED 　　W级功率LED是未来照明的核心部分，所以世界各大公司投入很大力量对W级功率封装技术进行研究开发，并均已将所得的新结构、新技术等申请各种专利。 　　单芯片W级功率LED最早是由Lumileds公司于1998年推出的Luxeon LED，其结构如图3所示。根据报导，该封装结构的特点是采用热电分离的形式将倒装芯片用硅载体直接焊接在热沉上，并采用反射杯光学透镜和柔性透明胶等新结构和新材料，具有较高的取光效率，并在较大的电流密度下可达到很低的热阻，一般为14~17 /W。现可提供单芯片1W 、3W 和5W 的大功率LED。该公司近期还报导推出Luxeon III LED产品，由于对封装和芯片进行改善，可在更高的驱动电流下工作，在700mA电流工作50000小时后仍能保持70%的流明，在1A电流工作20000小时能保持50%的流明。 图3. Lumileds Luxeon LED 　　Osram 公司于2003 年推出单芯片的Golden Dragon 系列LED，如图4 所示，其结构特点是热沉与金属线路板直接接触，具有很好的散热性能，而输入功率可达1W。 图4. Osram “Golden Dragon LED” 　　我国台湾UEC公司（国联）采用金属键合Metal Bonding技术封装的MB系列大功率LED，其特点是用Si 代替GaAs衬底，散热好，并以金属黏结层作光反射层提高光输出。现有LED单芯片，面积分别为0.3×0.3mm2、1×1mm2 和2.5×2.5mm2的芯片，其输入功率分别有0.3W、1W 和10W。 其中2.5×2.5mm2芯片光通量可达200lm， 0.3W 和1W 产品正推向市场。 　　德国Baoberlin 公司近期开发一种高功率LED，其芯片面积为2.8×3.2mm2，电流可达600mA。目前主要提供0.25×0.25mm2 及1×1 mm2 规格产品，其功耗为1.5W ，主要用于机场照明系统、室内外照明、汽车指示灯及建筑物显示器等。 多芯片组合封装的大功率LED其结构