浅谈倒装共晶LED技术

近期，媒体多有报道关于倒装共晶Flip Chip及其延伸免封装的ELC、CSP、POD技术，大有革“传统封装”之命的趋势。实际上，倒装共晶技术在半导体行业由来已久，Philips Lumileds于2006年首次引入LED领域，其后倒装共晶技术不断发展，并且向芯片级封装渗透，产生了免封装的概念。 　　倒装结构，光从蓝宝石衬底取出，不必从电流扩散层取出，不透光的电流扩散层可以加厚，增加电流密度。晶粒底部采用锡(Sn)或金锡(Au-Sn)等合金作接触面镀层，晶粒可焊接于镀有金或银的基板上。当基板被加热至适合的共晶温度时，金或银元素渗透到金锡合金层，共晶层固化并将LED焊于基板上，打破从芯片到基板的散热系统中的热瓶颈，提升LED寿命。倒装共晶LED技术改善了金线虚焊、耐大电流能力不足、封裝硅胶热胀冷缩造成金线断裂、制程中金线影响良率等问题。 　　大电流驱动优异的散热特性在大功率器件才能表现出其优势。Droop效应的存在，随着电流的加大，LED出光效率就会下降，并且下降得厉害。大功率器件主要应用于路灯、隧道灯以及工矿灯等高功率领域，对光效均有较高的要求，如1-3W的器件，电流可通1000mA。实际为了光效的需求，大多使用范围在350mA。 　　此外，LED驱动电源基于转换效率和成本的考虑，倾向于小电流和高电压，这与倒装共晶代表的大电流、低电压驱动方式背道相向。目前，倒装共晶技术涉及昂贵生产设备和材料使得其成本偏高，性价比优势体现不出来。倒装LED技术问世市场已久，但受限于诸多原因，迟迟无法普及。 　　目前市场上，倒装共晶的产品以国际大厂为主，Cree XLamp XT-E、Philips Lumileds LUXEON-T系列器件，台湾新世纪光电推出了AT。国星光电自2010年以来，一直从事于倒装共晶技术的研究，批量生产的陶瓷共晶3535器件已经达到了140lm/w水平，成为国内少数几个掌握该技术的企业。市场竞争日趋激烈，倒装LED逐渐受到照明市场的重视，随着越来越多LED厂商投入倒装LED技术领域，在技术和成本方面，将加快其在半导体照明应用领域的发展。