LED倒裝芯片知識360度解析

什么是LED倒裝芯片？近年來(lái)，在芯片領(lǐng)域，倒裝芯片技術(shù)正異軍突起，特別是在大功率、戶(hù)外照明的應用市場(chǎng)上更受歡迎。但由于發(fā)展較晚，很多人不知道什么叫LED倒裝芯片，LED倒裝芯片的優(yōu)點(diǎn)是什么？今天慧聰LED屏網(wǎng)編輯就為你做一個(gè)簡(jiǎn)單的說(shuō)明。先從LED正裝芯片為您講解LED倒裝芯片，以及LED倒裝芯片的優(yōu)勢和普及難點(diǎn)。

　　要了解LED倒裝芯片，先要了解什么是LED正裝芯片

　　LED正裝芯片是最早出現的芯片結構，也是小功率芯片中普遍使用的芯片結構。該結構，電極在上方，從上至下材料為：P-GaN，發(fā)光層，N-GaN，襯底。所以，相對倒裝來(lái)說(shuō)就是正裝。

LED倒裝芯片和癥狀芯片圖解

　　為了避免正裝芯片中因電極擠占發(fā)光面積從而影響發(fā)光效率，芯片研發(fā)人員設計了倒裝結構，即把正裝芯片倒置，使發(fā)光層激發(fā)出的光直接從電極的另一面發(fā)出(襯底最終被剝去，芯片材料是透明的)，同時(shí)，針對倒裝設計出方便LED封裝廠(chǎng)焊線(xiàn)的結構，從而，整個(gè)芯片稱(chēng)為倒裝芯片(Flip Chip)，該結構在大功率芯片較多用到。

　　正裝 、倒裝、垂直LED芯片結構三大流派

　　倒裝技術(shù)并不是一個(gè)新的技術(shù)，其實(shí)很早之前就存在了。倒裝技術(shù)不光用在LED行業(yè)，在其他半導體行業(yè)里也有用到。目前LED芯片封裝技術(shù)已經(jīng)形成幾個(gè)流派，不同的技術(shù)對應不同的應用，都有其獨特之處。

　　目前LED芯片結構主要有三種流派，最常見(jiàn)的是正裝結構，還有垂直結構和倒裝結構。正裝結構由于p，n電極在LED同一側，容易出現電流擁擠現象，而且熱阻較高，而垂直結構則可以很好的解決這兩個(gè)問(wèn)題，可以達到很高的電流密度和均勻度。未來(lái)燈具成本的降低除了材料成本，功率做大減少LED顆數顯得尤為重要，垂直結構能夠很好的滿(mǎn)足這樣的需求。這也導致垂直結構通常用于大功率LED應用領(lǐng)域，而正裝技術(shù)一般應用于中小功率LED。而倒裝技術(shù)也可以細分為兩類(lèi)，一類(lèi)是在藍寶石芯片基礎上倒裝，藍寶石襯底保留，利于散熱，但是電流密度提升并不明顯；另一類(lèi)是倒裝結構并剝離了襯底材料，可以大幅度提升電流密度。

　　LED倒裝芯片的優(yōu)點(diǎn)

　　一是沒(méi)有通過(guò)藍寶石散熱，可通大電流使用；二是尺寸可以做到更小，光學(xué)更容易匹配；三是散熱功能的提升，使芯片的壽命得到了提升；四是抗靜電能力的提升；五是為后續封裝工藝發(fā)展打下基礎。

　　什么是LED倒裝芯片

　　據了解，倒裝芯片之所以被稱(chēng)為“倒裝”是相對于傳統的金屬線(xiàn)鍵合連接方式（Wire Bonding）與植球后的工藝而言的。傳統的通過(guò)金屬線(xiàn)鍵合與基板連接的晶片電氣面朝上，而倒裝晶片的電氣面朝下，相當于將前者翻轉過(guò)來(lái)，故稱(chēng)其為“倒裝芯片”。

　　倒裝LED芯片，通過(guò)MOCVD技術(shù)在藍寶石襯底上生長(cháng)GaN基LED結構層，由P/N結發(fā)光區發(fā)出的光透過(guò)上面的P型區射出。由于P型GaN傳導性能不佳，為獲得良好的電流擴展，需要通過(guò)蒸鍍技術(shù)在P區表面形成一層Ni- Au組成的金屬電極層。P區引線(xiàn)通過(guò)該層金屬薄膜引出。為獲得好的電流擴展，Ni-Au金屬電極層就不能太薄。為此，器件的發(fā)光效率就會(huì )受到很大影響，通常要同時(shí)兼顧電流擴展與出光效率二個(gè)因素。但無(wú)論在什麼情況下，金屬薄膜的存在，總會(huì )使透光性能變差。此外，引線(xiàn)焊點(diǎn)的存在也使器件的出光效率受到影響。 采用GaN LED倒裝芯片的結構可以從根本上消除上面的問(wèn)題。

　　在倒裝芯片的技術(shù)基礎上，有廠(chǎng)家發(fā)展出了LED倒裝無(wú)金線(xiàn)芯片級封裝。

　　什么是LED倒裝無(wú)金線(xiàn)芯片級封裝

　　倒裝無(wú)金線(xiàn)芯片級封裝，基于倒裝焊技術(shù)，在傳統LED芯片封裝的基礎上，減少了金線(xiàn)封裝工藝，省掉導線(xiàn)架、打線(xiàn)，僅留下芯片搭配熒光粉與封裝膠使用。作為新封裝技術(shù)產(chǎn)品，倒裝無(wú)金線(xiàn)芯片級光源完全沒(méi)有因金線(xiàn)虛焊或接觸不良引起的不亮、閃爍、光衰大等問(wèn)題。相比于傳統封裝工藝，芯片級光源的封裝密度增加了16倍，封裝體積卻縮小了80%，燈具設計空間更大。倒裝無(wú)金線(xiàn)芯片憑借更穩定的性能、更好的散熱性、更均勻的光色分布、更小的體積，受到越來(lái)越多LED燈具企業(yè)和終端產(chǎn)品應用企業(yè)的青睞。

　　LED倒裝芯片普及的難點(diǎn)：

　　1、倒裝LED技術(shù)目前在大功率的產(chǎn)品上和集成封裝的優(yōu)勢更大，在中小功率的應用上，成本競爭力還不是很強。

　　2、倒裝LED顛覆了傳統LED工藝，從芯片一直到封裝，這樣會(huì )對設備要求更高，就拿封裝才說(shuō)，能做倒裝芯片的前端設備成本肯定會(huì )增加不少，這就設置了門(mén)檻，讓一些企業(yè)根本無(wú)法接觸到這個(gè)技術(shù)。

　　LED倒裝芯片廠(chǎng)商推薦：

　　晶科電子作為國內唯一一家成熟應用倒裝焊接（Flip-chip）技術(shù)的大功率LED集成芯片領(lǐng)導品牌，今年重拳出擊推出了“芯片級LED照明整體解決方案”，能在LED芯片制成工藝中，通過(guò)新型晶片級工藝，完成一部分傳統封裝工藝或者節省傳統封裝工藝環(huán)節，使LED最終封裝體積縮小，性能更加穩定。其“易系列”和陶瓷基COB產(chǎn)品全部采用基于A(yíng)PT專(zhuān)利技術(shù)--倒裝焊接技術(shù)，實(shí)現了單芯片及多芯片模組的無(wú)金線(xiàn)、無(wú)固晶膠封裝，具有高亮度、高光效、高可靠性、低熱阻、顏色一致性好等諸多優(yōu)點(diǎn)。

　　德豪潤達“北極光”1A LED照明級高驅動(dòng)電流倒裝芯片，該芯片在1A的電流驅動(dòng)下可實(shí)現310流明，在700ma電流驅動(dòng)下可達255流明LED芯片，除了單點(diǎn)光通量高，適合配光設計，演繹照明藝術(shù)；舒適的光色品質(zhì)，為高品質(zhì)照明環(huán)境專(zhuān)業(yè)設計；同時(shí)還具有客戶(hù)滿(mǎn)意的光效性能和性?xún)r(jià)比；業(yè)界領(lǐng)先的熱學(xué)性能；回流焊工藝（IPC/JEDEC J-STD-020C）；濕氣敏感等級1；耐靜電電壓8000V（人體模式）。倒裝芯片可以廣泛應用于液晶背光、大功率LED照明產(chǎn)品，如路燈、汽車(chē)燈等。

　　華燦光電作為國內LED芯片的制造商之一，在對白光LED的研究與開(kāi)發(fā)積累了相當多的經(jīng)驗并形成了自主知識產(chǎn)權的基礎上，對倒裝LED的工藝做了深入細致的研究，不斷提升外延和芯片工藝技術(shù)，目前倒裝芯片45mil產(chǎn)品試驗亮度為@1A，100lm/W，達到國內領(lǐng)先水準。華燦光電的專(zhuān)業(yè)研發(fā)團隊致力于倒裝LED芯片的研究與開(kāi)發(fā)，目前已研發(fā)成功，最終將實(shí)現倒裝LED芯片產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化。