20011年,高亮LED一向存在许多技能瓶颈!高亮度LED(High-brightness Light EmitTIng Diodes;HB LED)的呈现,在照明工业中掀起了一股狂潮。相较于传统的白热灯泡,HB LED因具有了更省电、运用寿命更长及反应时间更快等首要长处,因而很快的抢占了LCD背光板、交通号志、轿车照明和招牌等多个商场。
HB LED的主导性生产技能是InGaN,但此技能仍有一些瓶颈需求战胜,现在把握前瞻技能的业者纷繁针对这些瓶颈提出新的处理方案,希望能进一步拓宽HB LED的商场。这些瓶颈中以静电开释(electrostaTIc discharge;ESD)灵敏性和热膨胀系数(thermal coefficient of expansion ;TCE)为两大议题,其困难如下所述:
热处理(Thermal Management)
相较于LED 晶粒(die)的高效能特性,现在大都的封装方法很显着地无法满意今时与未来的运用需求。关于HB LED的封装厂商来说,一个首要的应战来自于热处理议题。这是由于在高热下,晶格会发生振荡,从而形成结构上的改动(如回馈回路变成正向的),这将下降发 光度,乃至令LED无法运用,也会对交织连接的封入聚合体(encapsulaTIng polymers)形成影响。
仅管一些测验显现,在晶粒(die)的型式下, 即便电流高到130mA仍能正常作业;但选用一般的封装后,LED只能在20mA的条件下发光。这是由于当芯片是以高电流来驱动时,所发生的高热会形成铜 导线框(lead-frame)从原先封装好的方位搬迁。因而在芯片与导线框间存在着TCE的不协调性,这种不协调性是对LED可靠性的一大要挟。
静电开释(ESD)
对电子设备的静电危害 (ElectrostaTIc damage;ESD)可能发生在从制作到运用过程中的任何时候。假如不能妥善地操控处理ESD的问题,很可能会形成体系环境的失控,从而对电子设备形成 危害。InGaN 晶粒一般被视为是"Class 1"的设备,到达30kV的静电搅扰电荷其实很容易发生。在对照实验中,10V的放电就能损坏Class 1 对ESD极灵敏的设备。研讨显现ESD对电子产品及相关设备的危害每年估量高达50亿美元,至于因ESD受损的LED则可能有变暗、报销、短路,及低Vf (forward voltage)或 Vr(reverse voltage)等现象。
以Submount技能打破瓶颈
为了打破这些InGaN LED瓶颈,CAMD公司提出一项特别的处理方法。选用与医学用生命支撑设备相同的技能,CAMD发展出一种硅载体(Silicon Carrier)或次黏着基台(Submount),以做为InGaN芯片与导线框之间的内部固着介质;当透过齐纳二极管(Zener Diodes)来供给ESD维护的一起,这种Submount规划也能下降TCE不协调性的冲击。
这样做还有一些显着的优点:以Submount粘着焊球,能够使LED晶粒严密地与Submount接合在一起,再经由打线连接到导线框。这种方法能下降因直接打线到LED晶粒所发生的遮光影响。
在图一所示的Submount两头都有绿色的矩 形区域,这是打线的区域。此外,由于Submount是一个润滑的硅外表,其上是铝金属层,因而能将一般损失掉的光度有用的反射出去。图一中的掩盖了大部 分Submount的蓝色区域,便是高反射性的铝金属层,它的效果犹如LED的一面反射镜。
在LED的反面一般以金掩盖,以供给最佳化的热传导,以及芯片与导线框、铜散热器的高度接合度。
定论
HB LED已开端替代消费性及工业运用的传统照明处理方案,但要让LED发挥最大照度,仍得战胜一些瓶颈,例如在高热下,封装晶格会振荡乃至搬迁,以及因 ESD的危害而让LED有变暗、报销及短路等现象。本文所说到的Submount封装技能,能够有用的处理LED发光、散热及导电等问题,并能供给ESD 维护,是一个值得推行的处理方案。