淺談倒裝共晶LED技術

近期,媒體多有報導關於倒裝共晶Flip Chip及其延伸免封裝的ELC、CSP、POD技術,大有革「傳統封裝」之命的趨勢。實際上,倒裝共晶技術在半導體產業由來已久,Philips Lumileds於2006年首次引入LED領域,其後倒裝共晶技術不斷發展,並且向晶片級封裝滲透,產生了免封裝的概念。

 

倒裝結構,光從藍寶石襯底取出,不必從電流擴散層取出,不透光的電流擴散層可以加厚,增加電流密度。晶粒底部採用錫(Sn)或金錫(Au-Sn)等合金作接觸面鍍層,晶粒可銲接於鍍有金或銀的基板上。當基板被加熱至適合的共晶溫度時,金或銀元素滲透到金錫合金層,共晶層固化並將LED焊於基板上,打破從晶片到基板的散熱系統中的熱瓶頸,提升LED壽命。倒裝共晶LED技術改善了金線虛焊、耐大電流能力不足、封裝矽膠熱脹冷縮造成金線斷裂、製程中金線影響良率等問題。

大電流驅動優異的散熱特性在大功率零件才能表現出其優勢。Droop效應的存在,隨著電流的加大,LED出光效率就會下降,並且下降得厲害。大功率零件主要應用於路燈、隧道燈以及工礦燈等高功率領域,對光效均有較高的要求,如1-3W的零件,電流可通1000mA。實際為了光效的需求,大多使用範圍 在350mA。此外,LED驅動電源基於轉換效率和成本的考慮,傾向於小電流和高電壓,這與倒裝共晶代表的大電流、低電壓驅動方式背道相向。目前,倒裝共晶技術涉及昂貴生產設備和材料使得其成本偏高,性價比優勢體現不出來。倒裝LED技術問世市場已久,但受限於諸多原因,遲遲無法普及。

目前市場上,倒裝共晶的產品以國際大廠為主,Cree XLamp XT-E、Philips  Lumileds LUXEON-T系列零件,台灣新世紀光電推出了AT。國星光電自2010以來,一直從事於倒裝共晶技術的研究,批量生產的陶瓷共晶3535零件已經達到 了140lm/w水平,成為中國少數幾個掌握該技術的企業。市場競爭日趨激烈,倒裝LED逐漸受到照明市場的重視,隨著越來越多LED廠商投入倒裝LED 技術領域,在技術和成本方面,將加快其在半導體照明應用領域的發展。


來源:大照明

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