LED芯片倒装工艺原理以及应用简介

可靠性提升

LED的可靠性由LED芯片、荧光粉、硅胶、支架、金线等材料共同决定，其中LED芯片产生的热量如不能快速导出，将直接影响LED芯片的结温和荧光粉、硅胶的可靠性。目前荧光粉根据体系不同，耐高温能力也有较大的差别，通常荧光粉在100-120℃以上开始有衰减，因此如何降低LED芯片表面的温度成为提高LED可靠性的关键因素。垂直结构芯片能够通过金属衬底将热量快速导出至支架中，芯片表面温度较低，正装芯片热量通过蓝宝石导出至支架中，由于蓝宝石导热率较低(约20W/mK)，热量无法快速导出，逐渐累积，对荧光粉的可靠性影响较大。倒装结构的芯片的热量绝大部分向下通过金凸点快速导入至硅基板(导热率约120W/mK)中，再由硅基板导入支架中，而向上由于蓝宝石导热率低，只有小部分热量积累在蓝宝石中，实现热(向下导出)和光的分离(向上射出)设计，同时蓝宝石的表面温度较低，可以延长荧光粉的老化周期，大大提高LED的可靠性和寿命。同时，由于倒装结构的良好散热设计，倒装1W芯片可以具有更好的L-I线性关系(见图3)和饱和电流容忍能力及大电流承受能力。倒装1W功率芯片可支持长期室温780mA大电流老化。

2、1W功率芯片安装的路灯实例分析照明效果

LED倒装芯片以其低电压(3.0V以下)、高光效(100-110lm/W)、高稳定性而逐渐被国内大多数灯具厂家应用于路灯照明中。现以一客户用倒装芯片安装的路灯为例对高压钠灯和LED路灯进行对比分析。港前大道在改造前采用400W(顶灯)+150W(腰灯)高压钠灯路灯，每杆日耗电量为6.6度，改造后采用180W(顶灯)+60W(腰灯) LED路灯，每杆日耗电量为3.1度，道路照明质量完全达到城市道路照明标准CJJ-45-2006的要求，节能53%。采用德国LM-1009道路专用窄视角亮度计，按道路照明亮度测量方法(测量仪器位于距离起始被测点60米处，仪器高度1.2米，沿车道中心线测量两灯杆间亮度最高和最低处,逐点测量)，改造前该路面最大照度为42Lx，最小照度为8Lx，平均照度30Lx，均匀度0.3;改造后该路面最大照度为23Lx，最小照度为12Lx，平均照度18Lx，均匀度0.75。

由于LED光源的显色性在70以上，亮度分布均匀，对目标的辨别能力远好于显色指数为23的高压钠灯，在道路照明的条件下(中间视觉)，适当降低白光LED的照度要求(降低1/3)，可以达到与高压钠灯同等的照明效果。此次在港前大道更换使用LED路灯后，路面总体均匀度、纵向均匀度、横向均匀度均达到了0.70以上，取得很好的照明效果。

未来LED的芯片发展方向

目前高功率的LED路灯主要通过“多颗芯片金线串并联”和“多颗LED通过PCB串并联”的方式来实现。前者由于芯片之间需要进行光电参数的匹配，且多颗金线串并联封装的工艺不可靠性和低封装良率，一直未被广泛使用。而后者则需要对多颗LED进行严格的光电参数匹配，且光学设计困难。因此，“芯片级”模组化产品是未来LED芯片的一个重要发展方向。芯片级LED模组，单颗芯片间通过基板内的电路实现串并联连接，解决传统模组集成依靠金线进行串并联的问题，大幅度提升产品良品率，极大地降低了整个封装流程的生产成本，严格控制集成模组芯片的各芯片间的参数差异，保证模组芯片长期使用的可靠性，同时模组芯片可以作为单元，进行串并联拼接，形成更大功率的模组。 利用倒装技术，可以在“芯片级”上实现不同尺寸、颜色、形状、功率的多芯片集成，实现超大功率模组产品，这是任何其它的芯片技术不能达到的优势。