大功率白光LED封裝技術面臨的挑戰研究

杜琤

1 大功率白光LED封裝技術

現如今，隨著大功率白光LED的發展進程不斷加快，進而不斷改善了LED的輸入功率，并且也能在極大程度上提高了LED的發光亮度。在進行大功率白光LED封裝的過程中對于散熱能力的要求也就變得更高。在此基礎上，芯片焊接工藝也在不斷的發展與進步，這些工藝的發展能夠有效的提升LED封裝取光效率，同時對于芯片熱特性的改善也起到了至關重要的作用。并且采用先進的底板材料也能夠在一定程度上增加芯片的傳熱性，進而為LED器件可靠性的提高奠定基礎。對于大功率白光LED封裝的關鍵技術來說，主要分為以下幾個方面：

首先是共晶焊技術，對于這種技術來說，主要是將LED芯片焊接到散熱基板以及熱沉上，進而再將帶有LED芯片的散熱基板以及熱沉焊接到封裝器件當中，這樣做的目的是為了更好的提高器件的散熱能力。在此過程中對于散熱基板的選擇便是至關重要的，通常會選擇硅、銅以及陶瓷等材料的基板，其中鋁基覆銅板相對于上述材料的散熱基板來說，是一種新開發的材料，且散熱性也較為優良。在共晶焊技術應用的過程中，共晶材料的選擇以及焊機溫度便是該技術應用的關鍵。例如在共晶焊接的過程中，芯片底表面的接觸層可以選擇純錫或金錫合金，從而使芯片更好的焊接到鍍有金或銀的基板上。當基板加熱溫度達到合適的條件下，便可使金銀元素滲透到純錫或金錫合層當中，進而使合金的熔點以及成分比發生改變，從而使共晶層固化，為LED芯片焊接到散熱基板以及熱沉上奠定基礎。

其次是倒裝焊技術，對于這種技術來說，其主要是針對芯片的凸點來說的，根據不同芯片的凸點，進而將芯片的焊點通過焊料或者電膠，更好的將芯片與基板相互連接。在此過程中，首先便要在基板以及芯片上制作出相應的焊料凸點，之后通過貼片對設備進行對準以及回流焊接等工作，最后在完成相應的填充以及固化的工作。倒裝焊技術開展的關鍵便是對芯片以及基板凸點的設計及制作，其次便是對芯片以及基板凸點焊料的合理選擇，只有這樣，才能夠為倒裝焊技術的開展提供保障。

再次，便是散熱技術，大功率LED的封裝對于散熱技術得以要求十分嚴格。在大功率LED封裝的過程中，封裝熱流在每隔18個月與24個月之間便會增加之前的一倍。針對散熱技術來說，主要在芯片級的熱管理方面。在此過程中，為了更好的降低熱阻，對于封裝材料的要求也就變得十分嚴格，要求所選材料的熱阻要低，并且導熱性能相對良好，從而使大功率LED封裝過程中的熱能能夠更好的散發出去。

2 大功率白光LED封裝技術面臨的挑戰與優化措施

現如今，隨著大功率白光LED的不斷發展與應用，其封裝技術的重要性也在不斷凸顯出來，但是對于大功率白光LED封裝技術來說，仍面臨著十分嚴峻的挑戰。針對現階段大功率白光LED所使用的外延材料來說，主要是MOCVD外延生產技術以及多量子阱結構的圓片。但是對于這些外延材料來說，其內部的量子效率仍沒有發揮到極致，還有很大的提升空間。經研究表明，LED芯片的取光方式與封裝結構設計仍在制約著LED器件的高光通量，進而導致未來大功率白光LED封裝技術正在面臨以下幾個方面的挑戰：

其中首先便是無鉛化封裝，對于無鉛焊料來說，直到現在都不被人們所認同，并且認為其在物理化學性質以及工藝性能等方面，都不能與傳統的鉛錫焊料相比較，因此在無鉛化封裝的應用過程中，仍處于初始的探索階段，并且其未來發展還值得人們深入探索。但是針對我國可持續發展以及環保方面的理念來說，無鉛化封裝技術的應用已經是無法避免的。

其次，大功率白光LED封裝技術面臨的另一個挑戰便是封裝過程中的高集成化，若要使大功率白光LED器件能夠更好的應用到未來的照明環境當中，一是可以將大功率芯片應用其中，但是現階段LED芯片技術的發展并不是十分樂觀，因此便會受到相應的限制，從而對光源亮度造成了一定的影響。而是可以采用多芯片集成封裝，從而將多個小功率的芯片集成到一個基板上，但是這種集成封裝的方法對于封裝結構的要求也是十分嚴格，要求其封裝結構的熱阻要足夠低。

3 結語

綜上所述，隨著大功率白光LED器件的不斷出現，對于其封裝技術的要求也就變得越來越嚴格，因此充分認識到大功率白光LED封裝技術面臨的挑戰，并且加強封裝技術的完善與革新，才能更好的促進大功率白光LED照明器件的不斷發展與進步。