大功率白光LED封裝技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)研究

杜琤

1 大功率白光LED封裝技術(shù)

現(xiàn)如今，隨著大功率白光LED的發(fā)展進(jìn)程不斷加快，進(jìn)而不斷改善了LED的輸入功率，并且也能在極大程度上提高了LED的發(fā)光亮度。在進(jìn)行大功率白光LED封裝的過程中對于散熱能力的要求也就變得更高。在此基礎(chǔ)上，芯片焊接工藝也在不斷的發(fā)展與進(jìn)步，這些工藝的發(fā)展能夠有效的提升LED封裝取光效率，同時對于芯片熱特性的改善也起到了至關(guān)重要的作用。并且采用先進(jìn)的底板材料也能夠在一定程度上增加芯片的傳熱性，進(jìn)而為LED器件可靠性的提高奠定基礎(chǔ)。對于大功率白光LED封裝的關(guān)鍵技術(shù)來說，主要分為以下幾個方面：

首先是共晶焊技術(shù)，對于這種技術(shù)來說，主要是將LED芯片焊接到散熱基板以及熱沉上，進(jìn)而再將帶有LED芯片的散熱基板以及熱沉焊接到封裝器件當(dāng)中，這樣做的目的是為了更好的提高器件的散熱能力。在此過程中對于散熱基板的選擇便是至關(guān)重要的，通常會選擇硅、銅以及陶瓷等材料的基板，其中鋁基覆銅板相對于上述材料的散熱基板來說，是一種新開發(fā)的材料，且散熱性也較為優(yōu)良。在共晶焊技術(shù)應(yīng)用的過程中，共晶材料的選擇以及焊機溫度便是該技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵。例如在共晶焊接的過程中，芯片底表面的接觸層可以選擇純錫或金錫合金，從而使芯片更好的焊接到鍍有金或銀的基板上。當(dāng)基板加熱溫度達(dá)到合適的條件下，便可使金銀元素滲透到純錫或金錫合層當(dāng)中，進(jìn)而使合金的熔點以及成分比發(fā)生改變，從而使共晶層固化，為LED芯片焊接到散熱基板以及熱沉上奠定基礎(chǔ)。

其次是倒裝焊技術(shù)，對于這種技術(shù)來說，其主要是針對芯片的凸點來說的，根據(jù)不同芯片的凸點，進(jìn)而將芯片的焊點通過焊料或者電膠，更好的將芯片與基板相互連接。在此過程中，首先便要在基板以及芯片上制作出相應(yīng)的焊料凸點，之后通過貼片對設(shè)備進(jìn)行對準(zhǔn)以及回流焊接等工作，最后在完成相應(yīng)的填充以及固化的工作。倒裝焊技術(shù)開展的關(guān)鍵便是對芯片以及基板凸點的設(shè)計及制作，其次便是對芯片以及基板凸點焊料的合理選擇，只有這樣，才能夠為倒裝焊技術(shù)的開展提供保障。

再次，便是散熱技術(shù)，大功率LED的封裝對于散熱技術(shù)得以要求十分嚴(yán)格。在大功率LED封裝的過程中，封裝熱流在每隔18個月與24個月之間便會增加之前的一倍。針對散熱技術(shù)來說，主要在芯片級的熱管理方面。在此過程中，為了更好的降低熱阻，對于封裝材料的要求也就變得十分嚴(yán)格，要求所選材料的熱阻要低，并且導(dǎo)熱性能相對良好，從而使大功率LED封裝過程中的熱能能夠更好的散發(fā)出去。

2 大功率白光LED封裝技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)與優(yōu)化措施

現(xiàn)如今，隨著大功率白光LED的不斷發(fā)展與應(yīng)用，其封裝技術(shù)的重要性也在不斷凸顯出來，但是對于大功率白光LED封裝技術(shù)來說，仍面臨著十分嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。針對現(xiàn)階段大功率白光LED所使用的外延材料來說，主要是MOCVD外延生產(chǎn)技術(shù)以及多量子阱結(jié)構(gòu)的圓片。但是對于這些外延材料來說，其內(nèi)部的量子效率仍沒有發(fā)揮到極致，還有很大的提升空間。經(jīng)研究表明，LED芯片的取光方式與封裝結(jié)構(gòu)設(shè)計仍在制約著LED器件的高光通量，進(jìn)而導(dǎo)致未來大功率白光LED封裝技術(shù)正在面臨以下幾個方面的挑戰(zhàn)：

其中首先便是無鉛化封裝，對于無鉛焊料來說，直到現(xiàn)在都不被人們所認(rèn)同，并且認(rèn)為其在物理化學(xué)性質(zhì)以及工藝性能等方面，都不能與傳統(tǒng)的鉛錫焊料相比較，因此在無鉛化封裝的應(yīng)用過程中，仍處于初始的探索階段，并且其未來發(fā)展還值得人們深入探索。但是針對我國可持續(xù)發(fā)展以及環(huán)保方面的理念來說，無鉛化封裝技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)是無法避免的。

其次，大功率白光LED封裝技術(shù)面臨的另一個挑戰(zhàn)便是封裝過程中的高集成化，若要使大功率白光LED器件能夠更好的應(yīng)用到未來的照明環(huán)境當(dāng)中，一是可以將大功率芯片應(yīng)用其中，但是現(xiàn)階段LED芯片技術(shù)的發(fā)展并不是十分樂觀，因此便會受到相應(yīng)的限制，從而對光源亮度造成了一定的影響。而是可以采用多芯片集成封裝，從而將多個小功率的芯片集成到一個基板上，但是這種集成封裝的方法對于封裝結(jié)構(gòu)的要求也是十分嚴(yán)格，要求其封裝結(jié)構(gòu)的熱阻要足夠低。

3 結(jié)語

綜上所述，隨著大功率白光LED器件的不斷出現(xiàn)，對于其封裝技術(shù)的要求也就變得越來越嚴(yán)格，因此充分認(rèn)識到大功率白光LED封裝技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)，并且加強封裝技術(shù)的完善與革新，才能更好的促進(jìn)大功率白光LED照明器件的不斷發(fā)展與進(jìn)步。