10W級(jí)大功率LED光源封裝技術(shù)

作者：林勝，寧波升譜光電半導(dǎo)體有限公司

半導(dǎo)體照明光源與傳統(tǒng)光源的比較 目前用于普通照明領(lǐng)域的光源主要是白熾燈、熒光燈、高壓鈉燈和金鹵燈，照明光源的光效、顯色指數(shù)和色溫都是產(chǎn)品的重要數(shù)據(jù)。根據(jù)電光源研究所的測試，這些燈光源的測試比較數(shù)據(jù)如下表所示：從以上測試數(shù)據(jù)可以看出，白熾燈的光效15.3lm/W較低，原因是熱輻射損失較大，而高壓鈉燈的顯色指數(shù)20.2較低，在應(yīng)用領(lǐng)域上受到極大限制。對(duì)于高壓鈉燈和金鹵燈而言，它的光效的提高受限于熱損失，而它正是在高溫下才能正常工作，溫度越高熱損失越大，所以傳統(tǒng)光源的光效很難有進(jìn)一步突破。 

表 各種光源的測試數(shù)據(jù)比較 LED燈與白熾燈及熒光燈相比，LED具有體積小，可以多顆多種組合形式，發(fā)熱量低，基本上沒有熱幅射，耗電量小，可以低電壓、低電流起動(dòng)，使用壽命壽命長，可以達(dá)到1萬小時(shí)以上，反應(yīng)速度快，可在高頻操作，并且環(huán)保，耐震、耐沖擊不易破、廢棄物可回收，沒有污染，可平面封裝易開發(fā)成輕薄短小產(chǎn)品等優(yōu)點(diǎn)。

LED已全面進(jìn)入城市景觀照明領(lǐng)域，應(yīng)用在建筑外立面照明、廣場指示性照明、道路景觀照明、綠化照明、水下照明等，甚至逐步進(jìn)入道路照明領(lǐng)域。目前白光LED主要發(fā)光方式為：日亞化學(xué)（Nichia）以460nm波長的InGaN藍(lán)光晶粒涂上一層YAG熒光物質(zhì)，利用藍(lán)光LED照射此熒光物質(zhì)以產(chǎn)生與藍(lán)光互補(bǔ)的555nm波長黃光，再利用透鏡原理將互補(bǔ)的黃光、藍(lán)光予以混合，便可得出肉眼所需的白光。在這種方式下，升譜公司10W級(jí)大功率LED燈的光效為50lm/W，這主要受限于內(nèi)外量子效率和熒光粉轉(zhuǎn)換效率，理論上，LED的內(nèi)外量子效率和熒光粉轉(zhuǎn)換效率都可以大幅提升，那白光LED的光效會(huì)達(dá)到200lm/W左右的理想值，用于照明領(lǐng)域的白光LED只要100lm/W就可以進(jìn)行實(shí)際替換傳統(tǒng)光源了。所以大功率LED燈作為較被看好的新興照明光源，其在照明市場的發(fā)展?jié)摿χ档闷诖��?

照明領(lǐng)域的10W級(jí)大功率LED封裝技術(shù)

半導(dǎo)體照明（LED）技術(shù)發(fā)展非常迅速，目前白光LED發(fā)光效率已經(jīng)達(dá)到40～60lm/W左右，但距離達(dá)到照明之要求依然差距很大。單顆大功率5W的產(chǎn)品基本上都有散熱瓶頸，發(fā)光效率在45lm/W以下，而由于制造工藝的原因，市場基本上沒有單顆10W以上LED器件。我們通過進(jìn)一步提高藍(lán)光芯片的發(fā)光效率和LED封裝技術(shù)，通過具有開創(chuàng)性的材料研究突破和先進(jìn)的工藝技術(shù)提高芯片的內(nèi)外部量子效率，研發(fā)出低熱阻、高出光率、特性穩(wěn)定的封裝技術(shù)，完成單顆10W以上功率LED的封裝，使半導(dǎo)體照明走向?qū)嵱茫�較終替代照明、占領(lǐng)市場。這里主要就照明光源大功率LED封裝技術(shù)進(jìn)行探討和交流。

1. 高導(dǎo)熱率的新型支架材料及金屬化制程照明領(lǐng)域的大功率LED封裝較關(guān)鍵的是要解決器件散熱的問題，所以首先要考慮的是必須選擇具有高熱導(dǎo)率的新型封裝支架材料。下面是目前幾種LED封裝用導(dǎo)熱材料比較。從以上數(shù)據(jù)可以看出，在同等導(dǎo)熱面積和導(dǎo)熱行程的情況下，以紫銅為材料的固晶導(dǎo)熱基座將是較佳的選擇。為降低整個(gè)大功率LED的熱阻，首要考慮LED的封裝采取金屬化制程...

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