第十一屆中國國際半導(dǎo)體照明論壇(SSLCHINA2014)正在中國廣州廣交會(huì)威斯汀酒店進(jìn)行中。

高功率的氮化鎵(GaN)基發(fā)光二極管(LED)因其應(yīng)用廣泛而吸引了業(yè)內(nèi)相當(dāng)多的關(guān)注，在一些需要大功率照明的領(lǐng)域，如汽車照明、室內(nèi)、室外以及路燈等方面都已經(jīng)有高功率LED的滲透。

究其原因，仍然是由于高功率LED的光效高、壽命長且節(jié)能。然而，為了滿足高功率密度照明的要求，LED需要以高輸入電流驅(qū)動(dòng)以獲得高的輸出功率。由此，也會(huì)造成大量熱量聚集。但氮化鎵LED使用藍(lán)寶石襯底其導(dǎo)熱性較差(約35 W / mK)，較差的導(dǎo)熱性將導(dǎo)致LED光效水平降低，因此熱管理也是氮化鎵LED最需要解決的問題之一。

在11月6日下午舉行的P203可靠性與熱管理技術(shù)分會(huì)上，來自臺(tái)灣大葉大學(xué)的武東星教授發(fā)表了題為《兩種有效解決大功率LED熱管理的封裝結(jié)構(gòu)》的報(bào)告。

臺(tái)灣大葉大學(xué) 武東星教授

武東星表示，隨著固態(tài)照明演進(jìn)至此，以LED 取代傳統(tǒng)白熾燈泡的瓶頸主要仍在光效率的提升和有效的散熱管理等方面，此次武東星提出了兩種解決高功率LED芯片的構(gòu)裝方法來有效的進(jìn)行熱管理與降低熱阻，分別是可應(yīng)用于傳統(tǒng)藍(lán)寶石基板的LED芯片上之掩埋式銅光杯(Embedded Copper Cup)封裝結(jié)構(gòu);以及可應(yīng)用于硅基板氮化鎵薄膜型LED芯片之薄膜封裝技術(shù)(Thin Fim Packaging)。

其中，銅光杯封裝結(jié)構(gòu)主要是利用自我對(duì)準(zhǔn)以及復(fù)合物金屬電鍍技術(shù)，加上反射光杯的鍍膜，研制出高散熱以及高取光的LED封裝結(jié)構(gòu)。

武東星表示，目前其研究方向仍然集中于針對(duì)銅光杯的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)行LED的銅光杯封裝研究，在多芯片 LED的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，光輸出功率有良好的表現(xiàn)。從5x5的芯片陣列封裝可顯示，經(jīng)由掩埋式銅光杯的封裝結(jié)構(gòu)，其熱阻可有效地由1.3 K/W減低至0.6K/W。

另一種薄膜式封裝則是利用雷射剝離技術(shù)(laser liftoff)，將LED外延薄膜鑒合黏貼在穿孔(TSV)硅基板之上，本報(bào)告中使用高透光的ITO膜取代傳統(tǒng)的N 型GaN電極，重新設(shè)計(jì)了一種低遮光的N 型GaN電極結(jié)構(gòu)，可避免電流集中效應(yīng)，在大電流注入下可改善droop效應(yīng)，并可有效的降低芯片表面溫度;創(chuàng)新的薄膜 LED設(shè)計(jì)，可以大幅降低45 mil的芯片熱阻至1.65 K/W，并且可在4.6 A的高電流注入下操作，實(shí)現(xiàn)在小面積內(nèi)達(dá)到高功率輸出，且均勻又準(zhǔn)直的投射光源，非常適合應(yīng)用于特殊場域。