大功率白光LED封装技术_张寅.pdf

2012年6月照明工程学报Jun．2012
第23卷第3期ZHAOMINGGONGCHENGXUEBAOVol.23No.3

大功率白光LED封装技术*

张寅1施丰华1徐文飞1范供齐1王海波2

(1.南京工业大学材料科学与工程学院，江苏南京210009;2.南京工业大学电光源材料研究所，江苏南京210015)

摘要:近年来，大功率白光LED封装技术面临着巨大的挑战。在LED封装过程中，LED封装方法、材料、工艺
和结构的选择，对LED的出光效率，可靠性，散热等方面有巨大的影响。本文从热学、电学和机械角度详细地评
述了大功率白光LED封装技术。
关键词:大功率LED;封装工艺;固态照明

PackagingTechnologyforHigh-PowerWhiteLED

ZHAngYin1SHiFengHuA1XuWenfei1FAnGongqi1WAngHAibo2
(1.SchoolofMaterialScienceandEngineeringNanjingUniversityofTechnology，Nanjing210009;
2.ResearchInstituteofElectron-LightmaterialNJUT，Nanjing210015)
Abstract
PAckAgingtecHniqueofHigH-powerwHiteLEDisfAcingenormouscHAllengeinrecentyeArs．IntHe
processofLEDpAckAging，tHeselectionofLEDpAckAgingmetHods，mAteriAls，processesAndstructureHAs
AgreAtinfluenceonLEDligHtextrActionefficiency，reliAbility，coolingAndsoon．THepAckAgingtecHnique
ofHigH-powerwHiteLEDwAssummArizedindetAilintHeviewoftHermology，electricsAndmecHAnics．
Keywords:HigH-powerLED;pAckAgingprocess;solidstAteligHting

LED封装，特别是大功率LED封装不能再按照传统
1引言的设计理念与生产模式(传统的大功率LED封装技
术存在着一些不足，如散热问题、光取出方式等
随着照明技术的发展，大功率白光LED将是未等)［4～6］。大功率LED封装不仅结构和工艺复杂，
来照明的核心。白光LED作为新型光源，与传统光而且对封装材料有一定的要求，因此，当前需要对
源相比具有寿命长、体积小、节能、高效、响应速传统的封装工艺进行研究。现在我们所面临的挑战:
度快、抗震、无污染等优点，被认为是可以进入普寻找导热性能优良的封装材料;优化封装结构;改
通照明领域的“绿色照明光源”，尤其是大功率白进封装工艺。
光LED的诞生被业界称为“照明领域的第四次革随着照明技术的发展，为了满足普通照明的要
命”，LED大规模应用于普通照明是一个必然的求，大功率芯片随之诞生，这就对LED封装的热
趋势［1～3］。学、电学、机械提出了更高要求，传统的小功率
LED的产业链总体分为上、中、下游，分别是LED封装结构和工艺难以满足要求。
LED外延片、LED封装、LED产品应用。其中关于

*基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)(SQ2010AA0323083001);院士企业工作站(BM2010449);江苏省自然
科学基金(SBK201021101)。
第23卷第3期张寅等:大功率白光LED封装技术53

难，现在大多数采用的方法是在P型GAN上制备金
2大功率LED封装的关键技术属透明电极(见图1)，使电流稳定扩散，达到均匀
发光的目的。这种正装结构的PN结是通过蓝宝石
相对于普通白光LED，大功率LED芯片具有较衬底来进行散热，由于环氧树脂导热能力很差，蓝
大的热流率会产生大量的热量。研究发现，LED器宝石又是热的不良导体，热阻大，导致热量传导不
件的光通量与芯片的取光方式和出光效率的封装设出去，从而影响各个器件的正常工作。
计有关，因此LED封装方式将会向以下的几个方向
发展。
2.1低热阻封装工艺
传统的照明对散热问题要求不高，白炽灯、荧
光灯可以通过辐射的方式进行散热。白光LED以热
传导为主进行散热，LED是由固体半导体芯片作为
发光材料，采用电致发光，所以其热量仅有极少部
图1传统正装LED芯片结构示意图
分通过辐射散发出去［7］。对现有的LED器件而言，
为了克服传统正装LED芯片的缺陷，采用了先
输入电能的80%左右转变成热能，所以芯片散热管
进的倒装芯片(fl