文档介绍：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 Ga N 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 ,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