LED封裝技術(shù)發(fā)展的研究與展望
摘要: 從中國LED封裝發(fā)展歷程上看,有傳統(tǒng)正裝封裝用LED芯片、有引線覆晶(Flip-Chip)封裝用LED芯片和無引線覆晶封裝用LED芯片等幾種結(jié)構(gòu),無引線覆晶LED封裝技術(shù)是未來LED封裝的主流技術(shù)。
1.LED 正裝芯片封裝
正裝芯片封裝采用銀膠或白膠將芯片固定在基板上,通過引線實現(xiàn)電氣連接。銀膠或白膠含環(huán)氧樹脂,長期環(huán)境穩(wěn)定性較差,其熱阻較高,在LED長時間通電過程中粘接力逐漸變差,易導(dǎo)致LED壽命縮短;且引線很細(xì),耐大電流沖擊能力較差,僅能承受10g左右的作用力,當(dāng)受到冷熱沖擊時,因各種封裝材料的熱失配,易導(dǎo)致引線斷裂從而引起LED失效。單顆LED芯片正裝結(jié)構(gòu)如圖2所示。
LED正裝芯片封裝的優(yōu)點(diǎn)是:①芯片制備工藝成熟;②封裝工藝比較成熟。
LED正裝芯片封裝的缺點(diǎn)是:①電極、焊點(diǎn)、引線遮光;②熱傳導(dǎo)途徑很長:藍(lán)寶石粘結(jié)膠支架金屬基板;③熱傳導(dǎo)系數(shù)低:藍(lán)寶石熱傳導(dǎo)率為20W / (m·K)、粘結(jié)膠熱傳導(dǎo)率為2W/ (m·K);④熱積累影響芯片和熒光粉可靠性。
2. 有引線覆晶封裝
有引線覆晶封裝是通過導(dǎo)熱粘結(jié)膠將LED倒裝芯片固定在基板上,再利用金線進(jìn)行電氣連接。其中倒裝芯片是通過植金球的方式將LED正裝芯片倒裝在硅(S i)襯底基板上,并在S i襯底上制備電極,形成倒裝芯片。有引線覆晶封裝結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。
有引線覆晶封裝的優(yōu)點(diǎn)為:①藍(lán)寶石襯底向上,無電極、焊點(diǎn)、引線遮光,出光效率提升;②傳熱效果較好,易傳導(dǎo)。
有引線覆晶封裝的缺點(diǎn)為:①熱傳導(dǎo)途徑較長:金屬焊點(diǎn)→硅基板→導(dǎo)熱粘結(jié)膠→支架熱沉;②有引線連接,大電流承受能力有限,存在引線虛焊引起的可靠性問題。
3. 無引線覆晶封裝
無引線覆晶封裝是通過共晶/回流焊接技術(shù)將電極接觸面鍍層為錫(Sn)或金(Au)-錫等合金的水平電極芯片直接焊接于鍍有金或銀的基板上,既可固定芯片,又可電氣連接和熱傳導(dǎo)。無引線覆晶封裝結(jié)構(gòu)如圖4所示。
無引線覆晶封裝的優(yōu)點(diǎn)為:①無電極、焊點(diǎn)、引線遮光;②無引線阻礙,可實現(xiàn)平面涂覆熒光粉及超薄封裝;③電氣連接為面接觸,可耐大電流沖擊;④熱傳導(dǎo)途徑短:金錫焊點(diǎn)→氮化鋁陶瓷/金屬基板;⑤金屬界面導(dǎo)熱系數(shù)更高,熱阻更小;⑥完全擺脫引線和粘結(jié)膠的束縛,表現(xiàn)出優(yōu)異的力、熱、光、電性能。
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