本文對比研究了 垂直結(jié)構(gòu)LED 和 倒裝結(jié)構(gòu)LED 隨著電流增大的光輸出變化規(guī)律，并且與 普通正裝LED 進(jìn)行了比較，得出了倒裝結(jié)構(gòu)LED具有更好的抗大電流沖擊穩(wěn)定性和光輸出性能。

　　白光發(fā)光二極管(LED)因其節(jié)能、環(huán)保、可靠性高和設(shè)計靈活等優(yōu)點(diǎn)在照明領(lǐng)域得到廣泛開發(fā)和應(yīng)用。為了滿足日益增長的照明需求，較大輸出功率LED的研發(fā)和技術(shù)改進(jìn)得到了廣泛開展。

　　1、正裝封裝結(jié)構(gòu)的缺陷

　　目前，商業(yè)化的LED很多采用金線將芯片的PN結(jié)與支架正負(fù)極連接的正裝封裝結(jié)構(gòu)。然而，隨著輸出功率的不斷提高，制約大功率LED發(fā)展的光衰較大和光淬滅等失效問題相繼涌現(xiàn)。

　　淬滅失效的主要原因是金線斷裂。在金線引線連接過程中，受到金純度、鍵合溫度、金線彎曲度、焊接機(jī)精度和鍵合工藝等多重因素影響，造成金線斷開而淬滅。其次，混合熒光粉的硅膠涂覆在芯片表面，起到光轉(zhuǎn)化作用和保護(hù)金線等雙重作用，當(dāng)芯片通電后溫度上升，由于硅膠熱脹冷縮等原因?qū)鹁€和焊點(diǎn)產(chǎn)生沖擊，焊點(diǎn)脫焊，造成淬滅。

　　光衰較大失效的主要原因是硅膠的黃化或透過率降低。正裝結(jié)構(gòu)LED p、n電極在LED的同一側(cè)，電流須橫向流過n-GaN層，導(dǎo)致電流擁擠，局部發(fā)熱量高，限制了驅(qū)動電流;其次，由于藍(lán)寶石襯底導(dǎo)熱性差，嚴(yán)重阻礙了熱量的散失。在長時間使用過程中，因?yàn)樯岵缓枚鴮?dǎo)致的高溫，影響到硅膠的性能和透過率，從而造成較大的光輸出功率衰減。

　　因此，為了改善正裝封裝LED的金線易斷裂和散熱不好等問題，業(yè)內(nèi)研究者們相繼發(fā)明了垂直結(jié)構(gòu)LED和倒裝結(jié)構(gòu)LED。

　　相較于正裝LED，垂直結(jié)構(gòu)采用高熱導(dǎo)率的襯底(Si、Ge和Cu等襯底)取代藍(lán)寶石襯底，在很大程度上提高散熱效率;垂直結(jié)構(gòu)的LED芯片的兩個電極分別在LED外延層的兩側(cè)，通過n電極，使得電流幾乎全部垂直流過LED外延層，橫向流動的電流極少，可以避免局部高溫。但是目前垂直結(jié)構(gòu)制備工藝中，藍(lán)寶石剝離工藝較難，制約了產(chǎn)業(yè)化發(fā)展進(jìn)程。

　　而另一項發(fā)明的倒裝結(jié)構(gòu)LED，因其可以集成化、批量化生產(chǎn)，制備工藝簡單，性能優(yōu)良，逐漸得到了照明行業(yè)的廣泛重視。倒裝結(jié)構(gòu)采用將芯片PN結(jié)直接與基板上的正負(fù)極共晶鍵合，沒有使用金線，而最大限度避免了光淬滅問題。此外，共晶鍵合結(jié)構(gòu)對散熱問題有了很大的改善。在大功率LED使用過程中，不可避免大電流沖擊現(xiàn)象，在此情況下，如果燈具的大電流抗沖擊穩(wěn)定性不好，很容易降低燈具的使用壽命。

　　因此，本文對比研究了垂直結(jié)構(gòu)LED和倒裝結(jié)構(gòu)LED隨著電流增大的光輸出變化規(guī)律，并且與普通正裝LED進(jìn)行了比較，得出了倒裝結(jié)構(gòu)LED具有更好的抗大電流沖擊穩(wěn)定性和光輸出性能。

　　2、樣品制備與測試方法

　　2.1 樣品制備

　　三種封裝結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中正裝LED采用藍(lán)寶石襯底峰值波長448 nm芯片，倒裝芯片采用藍(lán)寶石襯底峰值波長447 nm芯片，垂直結(jié)構(gòu)芯片采用硅襯底峰值波長446 nm芯片。三種芯片大小均為1.16 mmx1.16 mm，工作電流350 mA，硅膠采用普瑞森公司的0967型號，熒光粉采用威士波爾的YAG-4。正裝結(jié)構(gòu)芯片的正負(fù)極通過金線引線鍵合焊接在支架的正負(fù)極上;垂直結(jié)構(gòu)芯片的正極是通過金線引線鍵合焊接在支架的正極上，負(fù)極是通過金球共晶鍵合在支架的負(fù)極上;倒裝芯片的正負(fù)極是通過金球共晶鍵合在支架的正負(fù)極上。