通用低成本高亮度大功率白光LED封裝技術(shù)研究.pdf

1、分類號(hào)密級(jí)重慶郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文(題名與副題名)英文題目型垡Y星￡趟!Q盟：壁Q邕叢吐：PQ豎!叢吐：匭吐壘絲墼婭鯉L旦p塹墮g也g!曼曼虹Q!Q蟻絲墨曼簍塾碩士研究生苤墮指導(dǎo)教師董會(huì)主教援學(xué)科專業(yè)電磁揚(yáng)皇邀遺拉苤論文提交日期2QQ墨生Q墨目!Q日論文答辯日期2QQ墨生Q目Q目論文評(píng)閱人昱正茂熬援酉直盔堂物堡抖堂皇撞苤堂院一周堊數(shù)援重麼由Ⅱ電太堂數(shù)理堂院答辯委員會(huì)主席韭正丞熬援蟲國(guó)電王科撞篡國(guó)2008年05月lO日重慶郵電大學(xué)碩士論文

2、摘要摘要在全球能源短缺，環(huán)保意識(shí)逐漸加強(qiáng)的今天，白光LED由于具有壽命長(zhǎng)、耗電量低、控制容易、外形尺寸靈活、環(huán)保、堅(jiān)固耐用等優(yōu)點(diǎn)，被喻為“綠色照明光源’’，在照明市場(chǎng)的應(yīng)用前景受到全球矚目，被認(rèn)為將在未來(lái)10年內(nèi)取代白熾燈、鎢絲燈和熒光燈在照明領(lǐng)域的地位。本文首先簡(jiǎn)單介紹LED的概念、發(fā)展以及國(guó)內(nèi)外研究的進(jìn)展和趨勢(shì)。由現(xiàn)階段大功率LED的材料和封裝結(jié)構(gòu)入手，詳細(xì)分析了不同制造技術(shù)的特點(diǎn)，給出了大功率白光LED的實(shí)現(xiàn)方案，提出了當(dāng)前存在的

3、包括散熱及發(fā)光取出效率等一系列問題。接著依此對(duì)其結(jié)構(gòu)材料、封裝結(jié)構(gòu)以及工藝技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，提出了一種熱傳導(dǎo)率高、熱膨脹匹配良好、低成本、大功率、高亮度的LED封裝技術(shù)。該技術(shù)采用低熱阻率、高導(dǎo)熱性能的材料，將背面出光的藍(lán)光LED芯片倒裝焊接在具有雙向浪涌和靜電保護(hù)電路的硅基板上；設(shè)計(jì)二次散熱裝置，在芯片下部加銅或鋁質(zhì)熱沉，來(lái)降低器件的熱阻；并采用半包封結(jié)構(gòu)，加速散熱。除此之外，材料的熱脹冷縮也是LED封裝的一個(gè)值得考慮的問題，LED外延

4、材料與封裝材料之間熱膨脹系數(shù)的差異可能導(dǎo)致LED芯片和封裝之間的開裂，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)光失效或?qū)釡p弱。器件的內(nèi)部，在封裝時(shí)引入了熱膨脹過渡層一填充透明度高的柔性硅橡膠，在硅橡膠承受的溫度范圍內(nèi)(一般為40～200℃)，膠體不會(huì)因溫度驟然變化而導(dǎo)致器件開路和出現(xiàn)變黃現(xiàn)象，保證了良好熱膨脹匹配的同時(shí)，減小了熱阻。零件材料也充分考慮其導(dǎo)熱、散熱特性，以獲得良好的整體熱特性。經(jīng)由實(shí)際測(cè)量可以看出，采用本結(jié)構(gòu)封裝的大功率LED，在很短的時(shí)間內(nèi)便可達(dá)到

5、穩(wěn)定，光通量基本保持不變，因熱應(yīng)力導(dǎo)致的光衰在多次開關(guān)后沒有出現(xiàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：本文提出的大功率白光LED封裝設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)適用、工藝簡(jiǎn)便、器件穩(wěn)定、可靠性高；在硅基板上制造雙向?qū)ΨQ浪涌電流限制和靜電保護(hù)電路，有效地利用了硅基板材料，降低了成本；采用金球凸點(diǎn)和低熱膨脹系數(shù)、高導(dǎo)熱率的過渡熱沉，保證了器件特性，工藝簡(jiǎn)便易行，重復(fù)性好，可靠性高；由于本封裝技術(shù)利用硅片的平整性和集成性，以及硅片和熱沉之間良好的熱膨脹匹配特性，因此很好地解決了大功