从Lumileds公司Luxeon系列LED的横切面可以得知,硅封胶固定住LED裸晶与裸晶上的荧光质(若有用上荧光质的话),然后封胶之上才有透镜,而裸晶下方用焊接(或导热膏)与硅子镶嵌芯片(SiliconSub-mountChip)连接,此芯片也可强化ESD静电防护性,往下再连接散热块,部分LED也直接裸晶底部与散热块相连。
Lumileds公司Luxeon系列LED的裸晶实行覆晶镶嵌法,因此其蓝宝石基板变成在上端,同时还加入一层银质作为光反射层,进而增加光取出量,此外也在SiliconSubmount内制出两个基纳二极管(ZenerDiode),使LED获得稳压效果,使运作表现更稳定。(图片来源:Lumileds.com)
由于增加光取出率(ExtractionEfficiency,也称:汲光效率、光取效率)也就等于减少热发散率,等于是一个课题的两面,而关于光取出率的提升请见另一篇专文:高亮度LED之「封装光通」原理技术探析。在此不再讨论。
裸晶层:基板材料、覆晶式镶嵌
如何在裸晶层面增加散热性,改变材质与几何结构再次成为必要的手段,关于此目前最常用的两种方式是:1.换替基板(Substrate,也称:底板、衬底,有些地方也称为:Carrier)的材料。2.经裸晶改采覆晶(Flip-Chip,也称:倒晶)方式镶嵌(mount)。
先说明基板部分,基板的材料并不是说换就能换,必须能与裸晶材料相匹配才行,现有AlGaInP常用的基板材料为GaAs、Si,InGaN则为SiC、Sapphire(并使用AlN做为缓冲层)。
为了强化LED的散热,过去的FR4印刷电路板已不敷应付,因此提出了内具金属核心的印刷电路板,称为MCPCB,运用更底部的铝或铜等热传导性较佳的金属来加速散热,不过也因绝缘层的特性使其热传导受到若干限制。(制图:郭长佑)
对光而言,基板不是要够透明使其不会阻碍光,就是在发光层与基板之间再加入一个反光性的材料层,以此避免「光能」被基板所阻碍、吸收,形成浪费,例如GaAs基板即是不透光,因此再加入一个DBR(DistributedBraggReflector)反射层来进行反光。而Sapphire基板则是可直接反光,或透明的GaP基板可以透光。
除此之外,基板材料也必须具备良好的热传导性,负责将裸晶所释放出的热,迅速导到更下层的散热块(HeatSlug)上,不过基板与散热块间也必须使用热传导良好的介接物,如焊料或导热膏。同时裸晶上方的环氧树脂或硅树脂(即是指:封胶层)等也必须有一定的耐热能力,好因应从p-n接面开始,传导到裸晶表面的温度。
上一页 1 2 34 5 下一页
