虽然说倒装技术在LED领域上刚刚起步,但在其他行业中,比如IC芯片的应用中的应用还是比较成熟的,如晶片级芯片尺寸封装(WLCSP)、芯片尺寸封装(CSP)、各种球栅阵列封装(BGA)等技术,都应有了倒装芯片技术,其优点也是显而易见的。36002
倒装芯片技术如果要应用在LED照明行业,除了要使电连接稳定外,还需要考虑到让更多的光引出来,提高出光效率,以及光空间的分布等的问题。
1998年,J.J.Wierer发现传统正装LED散热差、电极电流分布不均匀、金线损坏会直接导致LED没法使用,可靠性就降低了。随后J.J.Wierer等人制备出了倒装焊接结构的大功率AlGaInN-LED蓝光芯片,功率是1W,他们在具有防静电保护二极管(ESD)的硅载体上焊上金属化凸点的AIGalnN芯片。
图1是他们制备得到的LED芯片截面示意图。我们可以发现,在他们的测试结过中,如果其他条件都相同,由于倒装LED没有通过蓝宝石导热,直接将电极凸点与基板互联,倒装LED有着更好的散热性能和光学特性,在电流处于200-1000mA之间时,由于电压较低,使得功率转化效率变得更高。
图1 倒装结构的LED芯片图片和截面示意图
2006年,O.B.Shchekin等人又研究出了一种薄膜倒装LED,这在倒装LED发展史上也是一次重大的突破。这里提到的薄膜倒装LED,由字面意思解释就是将薄膜LED与倒装LED两种概念联系在一起理解。
这种技术需要先将倒装LED焊接在基板上,然后剥离蓝宝石,这样GaN层的N级就会暴露,然后在暴露的GaN做粗化处理。
如图2所示,这种薄膜的结构紧凑,所以导致出光量大大增加。但从价格方面来讲,这种结构工艺复杂,劳动成本高,成本也就提高了。
薄膜倒装LED芯片结构示意图
硅基倒装LED芯片虽然性能优良,但由于硅的成本高,使得整个LED的成本大大高于正装LED。
由于LED发展初期,只有正装和垂直形式的LED,所有封装支架都是在硅基板上的,在这种固定模式下。倒装LED初期的发展也是将芯片装在硅基本上,再用金线与支架上的电极进行连接。使得封装器件内还是有金线的存在,而倒装LED芯片的优势就是因为没有金线,使得他的可靠性大大增加。而有金线存在的倒装LED不仅增加了成本,价格高于正装LED,也没有改变因为金线导致的可靠性问题。论文网
在2007那年推出的陶瓷基倒装LED封装产品是在陶瓷基板上焊接倒装芯片(Bonding),然后在芯片上涂覆荧光粉,最后封装做成产品。
在这种倒装LED中陶瓷作基板和支架的作用,由于这种封装比原来的封装尺寸要小,所以降低了成本,这一封装一般都是在芯片厂完成的。
这种结构的封装的优点是没有金线,去除了由于金线断裂引起的可靠性问题,可靠性大大提高。电流不通过金线后就导致热阻降低,远小于传统的芯片封装模式。
但是我们并不满足与涂覆型的封装模式,于是人们开始想其他模式的的封装方法,2012年,开始出现了DA倒装芯片,即贴片式封装。近年来,由于贴片式封装制作流程简单,开始快速占据市场。
DA芯片在结构上做出了改变,这种芯片的表面的金属焊盘在满足要求的同时做大尺寸,正因为这样的大尺寸焊盘使它可以在基板上直接焊接,简化了芯片倒装焊接工艺,降低了整体成本,而且并不影响精度要求。 倒装LED技术研究现状和发展趋势:http://www.youerw.com/yanjiu/lunwen_34266.html