LED不同封装结构比较(共4页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上第一节 LED不同封装结构比较一、正装结构1、概念与原理正装结构，上面通常涂敷一层环氧树脂，下面采用蓝宝石为衬底，电极在上方，从上至下材料为：P-GaN、发光层、N-GaN、衬底。正装结构有源区发出的光经由P型GaN区和透明电极出射，采用的方法是在P型GaN上制备金属透明电极，使电流稳定扩散，达到均匀发光的目的。图表 1：LED正装结构示意图数据来源：宇博智业整理2、优缺点该结构简单，制作工艺相对成熟。然而正装结构LED有两个明显的缺点，首先正装结构LEDp、n电极在LED的同一侧，电流须横向流过N-GaN层，导致电流拥挤，局部发热量高，限制了驱动电流；其次，由于蓝宝

2、石衬底的导热性差，严重的阻碍了热量的散失。3、应用现状蓝宝石衬底的正装结构LED以工艺简单、成本相对较低一直是GaN基LED的主流结构。目前大多数企业仍采用这种封装结构，在我国LED生产技术较国际水平仍有一定差距的情况下，多数企业为节约生产与研发成本，仍在采用正装封装技术，正装结构LED在国内市场上仍有很大的市场。二、倒装结构1、概念与原理倒装芯片（filp chip）技术，是在芯片的P极和N极下方用金线焊线机制作两个金丝球焊点，作为电极的引出机构，用金线来连接芯片外侧和Si底板。LED芯片通过凸点倒装连接到硅基上。这样大功率LED产生的热量不必经由芯片的蓝宝石衬底，而是直接传到热导率更高的硅

3、或陶瓷衬底，再传到金属底座。制作方式：制备具有适合共晶焊接的大尺寸LED芯片，同时制备相应尺寸的硅底板，并在其上制作共晶焊接电极的金导电层和引出导电层（超声波金丝球焊点）。然后，利用共晶焊接设备将大尺寸LED芯片与硅底板焊在一起。图表 2：LED倒装结构示意图数据来源：宇博智业整理2、优缺点倒装结构可以克服正装芯片出光效率和电流问题的弊端。从芯片PN极上的热量通过金丝球焊点传到Si热沉，Si是散热的良导体，其散热效果远好于靠蓝宝石来散热。而且在PN结与p电极之间增加了一个反光层，又消除了电极和引线的挡光，因此这种结构具有电、光、热等方面较优的特性。利用倒装芯片封装技术不但提高了LED的寿命，而

4、且使LED整体散热性能有了一次飞跃。由于其有源发热区更接近于散热体，因此可降低内部热沉热阻。这种结构的热阻理论计算最低可达到1.34K/W，实际已作到6-8K/W，出光率也提高了60%左右。但是，热阻与热沉的厚度是成正比的，因此受硅片机械强度与导热性能所限，很难通过减薄硅片来进一步降低内部热沉的热阻，这就制约了其传热性能的进一步提高。3、应用现状目前，做此类芯片的厂商还很少，对制造设备的要求比较苛刻，制造成本还比较高。因此，在市场应用还不是很广泛，但应用前景广阔。三、垂直结构1、概念与原理垂直结构GaN基LED采用高热导率的衬底（Si、Ge以及Cu等衬底）取代蓝宝石衬底，垂直结构的LED芯片的

5、两个电极分别在LED外延层的两侧，通过图形化的n电极，使得电流几乎全部垂直流过LED外延层，横向流动的电流极少，提高发光效率。图表 3：LED垂直结构示意图数据来源：宇博智业整理2、优缺点垂直结构可以有效解决正装结构LED的两个问题，在很大程度上提高了散热效率；通过图形化的n电极，避免正装结构的电流拥挤问题，提高发光效率，同时也解决了P极的遮光问题，提升LED的发光面积。GaN基垂直结构LED工艺与正装结构LED工艺的最大差异在于，垂直结构LED需要引入衬底转移技术。所谓衬底转移技术是指用高热导率与高电导率的新衬底取代原有的生长衬底。3、应用现状当前全球几大LED厂商，比如，美国Cree公司、

6、德国Osram公司、美国Philips Lumileds公司、美国SemiLEDs都拥有自己GaN基垂直结构LED产品。此外，日本、韩国、台湾以及国内各大LED厂商都在积极开发GaN基垂直结构LED芯片工艺。垂直结构LED凭借它适宜在大驱动电流下工作而获得高流明输出功率的优势，从而可获得高的性价比。因此，GaN基垂直结构LED是市场所向，是半导体照明发展的必然趋势，必将逐步成为主流产品。当前，几家国际大厂已实现量产，国内各厂虽然都纷纷开展研发工作，但是还没一家达到真正的量产水平。四、未来发展趋势目前，全球已步入“节能时代”，各国都在积极寻找节能环保的新兴产业，照明消耗的能源占全部能源消耗的20%以上，因此，降低照明用电662F节省电力的重要途径。LED节能灯是新一代固体冷光源，具有低能耗、寿命长、易控制、安全环保等特点，是理想的节能环保产品，适用各种照明场所。然而，目前LED还未大规模进入普通照明，其主要原因之一是由于LED的性价比（lm/$）太低，市场需要快速提高LED性价比的方案。提高LED性价比的途径主要有两条，一是提高LED的发光效率，二是降低LED的生产成本。但是，效率的提升以及成本的下降的速度，还是达不到市场对LED性价比的期待。然而垂直结构LED能够保证在一定的发光效率的前提下，采用较大的