一、引言
半導(dǎo)體發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱LED，從上世紀(jì)六十年代研制出來(lái)并逐步走向市場(chǎng)化，其封裝技術(shù)也是不斷改進(jìn)和發(fā)展。LED 由早用玻璃管封裝發(fā)展至支架式環(huán)氧封裝和表面貼裝式封裝， 使得小功率LED 獲得廣泛的應(yīng)用。從上世紀(jì)九十年代開始，由于LED 外延、芯片技術(shù)上的突破，使超高亮四元系A(chǔ)lGaInP 和GaN 基的LED 既能發(fā)射可見光波長(zhǎng)的光，可組合各種顏色和白光，又在器件輸入功率上有很大提高。目前單芯片1W 大功率LED 已產(chǎn)業(yè)化，3W--5W 甚至10W 的單芯片大功率LED 也已推出，并部分走向市場(chǎng)。這使得超高亮度LED 的應(yīng)用面不斷擴(kuò)大，首先進(jìn)入特種照明的市場(chǎng)領(lǐng)域，并向普通照明市場(chǎng)邁進(jìn)。由于LED 芯片輸入功率的不斷提高，對(duì)這些功率型LED 的封裝技術(shù)提出了更高的要求。功率型LED 封裝技術(shù)主要應(yīng)滿足以下二點(diǎn)要求：一是封裝結(jié)構(gòu)要有高的取光效率；其二是熱阻要盡可能低。這樣才能保證功率LED 的光電性能和可靠性。所以本文將重點(diǎn)對(duì)功率型LED 的封裝技術(shù)作介紹和論述。
二、功率型 LED 封裝技術(shù)現(xiàn)狀
由于功率型LED 的應(yīng)用面非常廣，不同應(yīng)用場(chǎng)合下對(duì)功率LED 的要求不一樣。一般功率型LED分為功率LED 和W 級(jí)功率LED 二種。當(dāng)輸入功率小于1W 的LED（幾十mW 功率LED 除外）叫做功率LED；當(dāng)輸入功率等于或大于1W 的LED 叫做W 級(jí)功率LED。而W 級(jí)功率LED 常見的有二種結(jié)構(gòu)形式：一種是單芯片W 級(jí)功率LED，另一種是多芯片組合的W 級(jí)功率LED。
1.國(guó)外功率型LED 封裝技術(shù)：按功率LED 和W 級(jí)功率LED 分別描述
(1 ) 功率 LED
根據(jù)報(bào)導(dǎo)，早是由HP 公司于1993 年推出“食人魚”封裝結(jié)構(gòu)的LED 稱“Superflux LED”，并于1994 年推出改進(jìn)型的“Snap LED”，其外形如圖1 所示。有二種典型的工作電流，分別為70mA 和150mA，150mA 輸入功率可達(dá)0.3W。接著Osram 公司推出 “Power TOP LED”是采用金屬框架的PLCC 封裝結(jié)構(gòu)，其外形圖如圖2 所示。之后一些公司推出多種功率LED 的封裝結(jié)構(gòu)，其中一種PLCC-4 結(jié)構(gòu)封裝形式，其功率約200~300mW。這些結(jié)構(gòu)的熱阻一般為 75~125 /W。總之，這些結(jié)構(gòu)的功率LED 比原支架式封裝的LED 輸入功率提高幾倍，熱阻下降幾倍。
（2）W 級(jí)功率LED
W 級(jí)功率LED 是未來(lái)照明的核心部分，所以世界各大公司投入很大力量對(duì)W 級(jí)功率封裝技術(shù)進(jìn)行研究開發(fā)，并均已將所得的新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)等申請(qǐng)各種專利。
單芯片W 級(jí)功率LED 早是由Lumileds 公司于1998 年推出的Luxeon LED，其結(jié)構(gòu)如圖3 所示。根據(jù)報(bào)導(dǎo)，該封裝結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是采用熱電分離的形式將倒裝芯片用硅載體直接焊接在熱沉上，并采用反射杯光學(xué)透鏡和柔性透明膠等新結(jié)構(gòu)和新材料，具有較高的取光效率，并在較大的電流密度下可達(dá)到很低的熱阻，一般為14~17 /W。現(xiàn)可提供單芯片1W 、3W 和5W 的大功率LED。該公司近期還報(bào)導(dǎo)推出Luxeon III LED 產(chǎn)品，由于對(duì)封裝和芯片進(jìn)行改善，可在更高的驅(qū)動(dòng)電流下工作，在700mA 電流工作50000 小時(shí)后仍能保持70%的流明，在1A 電流工作20000 小時(shí)能保持50%的流明。
Osram 公司于2003 年推出單芯片的Golden Dragon 系列LED，如圖4 所示，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是熱沉與金屬線路板直接接觸，具有很好的散熱性能，而輸入功率可達(dá)1W。
我國(guó)臺(tái)灣UEC 公司（國(guó)聯(lián)）采用金屬鍵合metal Bonding 技術(shù)封裝的MB 系列大功率LED，其特點(diǎn)是用Si 代替GaAs 襯底，散熱好，并以金屬黏結(jié)層作光反射層提高光輸出。現(xiàn)有LED 單芯片，面積分別為0.3×0.3mm2、1×1mm2 和2.5×2.5mm2 的芯片，其輸入功率分別有0.3W、1W 和10W。其中 2.5×2.5mm2 芯片光通量可達(dá)200lm， 0.3W 和1W 產(chǎn)品正推向市場(chǎng)。
德國(guó)Baoberlin 公司近期開發(fā)一種高功率LED，其芯片面積為2.8×3.2mm2，電流可達(dá)600mA。目前主要提供0.25×0.25mm2 及1×1 mm2 規(guī)格產(chǎn)品，其功耗為1.5W ，主要用于機(jī)場(chǎng)照明系統(tǒng)、室內(nèi)外照明、汽車指示燈及建筑物顯示器等。
