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深圳YABOSPORTS光電分享UVCLED封裝研究——粘結材料

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深圳YABOSPORTS光電分享UVCLED封裝研究——粘結材料

發布日期:2020-04-25 作者:PLK 點擊:

目前LED 光電轉換效率較低, 70%甚至更高的電能要轉換成熱量。分析LED 器件結構和材料組成發現由於LED 封裝結構和封裝材料的影響,芯片側表麵和上表麵的散熱能力極差。因此, LED產生的熱量絕大部分是通過熱傳導的方式傳到芯片底部的熱沉再以熱對流的方式耗散掉。正裝芯片與倒裝芯片的散熱結構都有一個粘結層,從表中可以明顯看出在所有傳熱結構中粘結劑的導熱係數最小所以粘結層對芯片、器件的散熱影響最為嚴重。

 

        

       

封裝材料導熱係數

導熱膠

環氧樹脂和有機矽作為聚合物本身散熱性能較差導熱膠是在基體內部加入一些高導熱係數的填料SiC、AlN、Al2O3 、SiO2從而提高其導熱能力。導熱膠的優點是價格低廉具有絕緣性能,工藝簡單控製也沒有銀漿那麽嚴格但導熱性普遍較差。

導電銀漿

導電銀漿是將銀粉加入環氧樹脂中形成的一種複合材料粘貼的硬化溫度一般低於200 具有良好的導熱特性、粘結性能可靠等優點但銀漿對光的吸收比較大導致光效下降。同樣條件下銀漿與導熱膠相比初始光通量會相差較多。小功率LED 芯片發熱量少所以通過導電銀漿作為粘結層完全可以滿足散熱性好、壽命長及可靠性高的要求。 

合金焊料

大功率LED 芯片由於發熱較多所以對粘結劑的要求更為嚴格。一般粘結劑如導熱膠、導電銀漿都無法滿足要求隻能考慮硬釺料最為常用的釺料有三種: Au-Sn、Au-GeAu-Si 。LED 對高溫比較敏感共晶鍵合溫度分別為361 ℃、363℃的Au-Ge 、Au-Si不合適Au-Sn的共晶溫度隻有280 完全適合做大功率LED 芯片的粘結材料。為克服傳統工藝鍵合層產生的大量空洞Si 芯片Au-Sn共晶鍵合實驗工藝在LED上實現見圖1) 。

 

1 Si芯片鍵合

首先將、Ti 、Cr 以及Au-Sn等相關金屬層鍍在Al 基板上430 ℃下通過回流焊使基板上的金屬成為均勻的Au80Sn20合金組織然後再在320 ℃條件下通過共晶焊將芯片鍵合到Al 基板的Au-Sn合金層上。對鍵合器件進行破壞實驗得知芯片先於鍵合層斷裂從而在大功率LED的鍵合上可以在滿足散熱(Au2Sn 熱導率57 W/mK) 的基礎上滿足鍵合強度的要求。

 

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本文網址:/news/657.html

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