详解国内外大功率LED散热封装技术的研究近况及发展趋势
1 引 言
发光二极管(LED)诞生至今，已经实现了全彩化和高亮度化，并在蓝光LED和紫光LED的基础上开发了白光LED。它为人的总称照明史又带来了一次奔腾。与自炽灯和荧光灯相比，LED以其体积小，全固态，长命命，环保，省电等一系列优点，已广泛用于汽车照明、扮饰照明、电话闪光灯、大中尺寸，即NB和LCD。TV等显示屏光源模块中。
已经成为2l百年最具发展前景的高技术范畴之一LED是一种注入电致发光器件。由Ⅲ～Ⅳ 族化合物，如磷化镓(GaP)、磷砷化镓(GaAsP)等半导体制成 在~I-DN电场作用下。电子与空穴的辐射复合而发生的电致作用将一部分能量转化为光能。 即量子效应，而无辐射复合孕育发生的晶格振动将其余的能量转化为热能。今朝，高亮度白光LED在实验室中已经达到1001m/W 的水平，501m/w 的大功率白光LED也已步入商业化，单个LED器件也从起初的几毫瓦一跃达到了1、5 kW。对大于1W 级的大功率LED而言，今朝的电光转换效率约为15%，剩余的85%转化为热能。而芯片尺寸仅为1mm×1mm～2。5mm~2。5mm。意即芯片的功率密度很大 与传统的照明器件不同，白光LED的发光光谱中不包含红外部分。以是其热能不能依靠辐射释放。因此，如何提高散热能力是大功率LED实现产业化亟待解决的关键技术难题之一。
2 热效应对大功率LED的影响
对于单个LED而言。如果热能集中在尺寸很小的芯片内而不能有效散出。则会导致芯片的温度升高。引起热应力的非匀称分布、芯片发光效率和荧光粉激射效率下降。研究表明，当温度超过一定值时。器件的失效率将呈指数规律爬升。元件温度每上升2℃，可靠性将下降l0%l。为了保证器件的寿命，一般要求pn结的结温在110℃以下。跟着pn结的温升。白光LED器件的发光波长将发生红移据计数资料表明。在100℃的温度下。波长可以红移4～9 nm。从而导致YAG荧光粉吸收率下降，总的发光强度会削减，白光色度变差。在室温相近，温度每升高l℃。LED的发光强度会相应削减l%左右。当器件从环境温度上升到l20℃时。亮度下降多达35%。当多个LED密集摆列构成白光照明系统时。热能的耗散需要别人解答的题目更严重。因此解决散热需要别人解答的题目已成为功率型LED应用的先决条件。
3 国内外的研究进展
针对高功率LED的封装散热难题。国内外的器件预设者和制造者分别在布局、材料和工艺等方面对器件的热系统进行了优化预设。例如。在封装布局上，接纳大面积芯片倒装布局、金属线路板布局、导热槽布局、微流阵列布局等;在材料的选取方面，选择合适的基板材料和粘附材料，用硅树脂代替环氧树脂。
3、1 封装布局
为相识决高功率LED的封装散热难题，国际上开发了多种布局，主要有:
(1) 硅基倒装芯片(FCLED)布局
传统的LED接纳正装布局，上面通常涂敷一层环氧树脂。下面接纳蓝宝石作为衬底。由于环氧树脂的导热能力很差。蓝宝石又是热的不良导体，热能只能靠芯片下面的引脚散出，因此前后两方面都造成散热困难。影响了器件的性能和可靠性。