色温可调LED的封装及性能测试

1 引言

自从蓝光LED 被发明以来，人们开始研发各种大功率白光LED封装技术，希望白光LED能够取代传统的照明光源。目前市场上白光LED 生产技术主要分为两大主流，第一为利用荧光粉将蓝光LED或紫外LED 所产生的蓝光或紫外光分别转换为双波长或三波长白光，此项技术称之为荧光粉转换白光LED;第二类则为多芯片型白光LED,经由组合两种（或以上）不同色光的LED 组合以形成白光。第一种方法可得到中高色温的白光，对于暖色温显色性较差。为了解决这一问题，通常加入红色荧光粉，但红色荧光粉的激发效率较低，导致整体光效偏低。第二种方法需要分别给三种芯片供电，驱动电路复杂，且三种芯片的老化衰减不一致，长期工作会导致色温偏移。

2 色温可调LED的封装

LED 的封装技术实际上是借鉴了传统的微电子封装技术，但LED 有其独特之处，又不能完全按照微电子封装去做。整个LED 封装工艺主要包括封装原料的选取、封装结构的设计、封装工艺的控制以及光学设计与散热设计，概括来讲就是热- 电- 机-光（T.E.M.O.），如图1 所示，这是LED封装的关键技术。

图1 LED 封装关键技术传统的多芯片集成封装多是将LED 芯片按照一定的规则固定在电路板上，如铝基覆铜板、陶瓷电路板等，由于铝基覆铜板、铜基覆铜板价格低廉而被广泛应用，但它们也有固有的缺点。它们通常由电路层（铜箔层）、导热绝缘层和金属基层压合而成，但导热绝缘层的导热系数极低，成为电路板的导热瓶颈，导致电路板整体的导热系数只有1.5W/m.K 左右。陶瓷电路板导热性能好，但存在成本高、不宜加工、脆性较大等缺点，并且在LED器件整体成本中占的比重较高，其应用也受到了限制。为了解决上述问题，开发了一种LED封装结构，在铝基覆铜板的固晶位置开设窗口，需要焊线的位置放置焊盘，将一块与铝基覆铜板形状一样的铝板贴于铝基覆铜板之下，将LED芯片置于穿过窗口的区域上，这样可大大提高LED的散热性能。

LED 的结构设计是关系封装出的产品是否能够满足使用要求的基础，本文设计的LED 主要包括：封装基板、蓝光LED 芯片、红光LED 芯片和黄绿色荧光粉，封装基板由铝基覆铜板和铝板组成，如图2 所示。

良好的封装工艺是决定器件性能、可靠性和寿命的关键。本文采用的方法为：封装基板采用具有高导热率的铝基覆铜板和铝板，芯片粘接在铝板上，LED 芯片采用功率型W级正装芯片，芯片与封装基板采用高导热的银胶粘接（导热系数大于25W/m.K），通过引线键合、涂荧光粉、固化等工艺完成整体封装。