1 引 言

　　發(fā)光二極管(LED)誕生至今.已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全彩化和高亮度化，并在藍(lán)光LED和紫光LED的基礎(chǔ)上開發(fā)了白光LED.它為人類照明史又帶來(lái)了? 次飛躍。與自熾燈和熒光燈相比，LED以其體積小，全固態(tài)，長(zhǎng)壽命，環(huán)保，省電等一系列優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用于汽車照明、裝飾照明、手機(jī)閃光燈、大中尺寸，即NB和LCD.TV等顯示屏光源模塊中。已經(jīng)成為2l世紀(jì)最具發(fā)展前景的高技術(shù)領(lǐng)域之一LED是一種注入電致發(fā)光器件.由Ⅲ～Ⅳ 族化合物，如磷化鎵(GaP)、磷砷化鎵(GaAsP)等半導(dǎo)體制成 在~I-DN電場(chǎng)作用下.電子與空穴的輻射復(fù)合而發(fā)生的電致作用將一部分能量轉(zhuǎn)化為光能. 即量子效應(yīng)，而無(wú)輻射復(fù)合產(chǎn)生的晶格振蕩將其余的能量轉(zhuǎn)化為熱能。目前，高亮度白光LED在實(shí)驗(yàn)室中已經(jīng)達(dá)到1001m/W 的水平，501m/w 的大功率白光LED也已進(jìn)入商業(yè)化，單個(gè)LED器件也從起初的幾毫瓦一躍達(dá)到了1.5kW。對(duì)大于1W 級(jí)的大功率LED而言，目前的電光轉(zhuǎn)換效率約為15%，剩余的85%轉(zhuǎn)化為熱能.而芯片尺寸僅為1mm×1mm～2.5mm~2.5mm.意即芯片的功率密度很大 與傳統(tǒng)的照明器件不同，白光LED的發(fā)光光譜中不包含紅外部分.所以其熱量不能依靠輻射釋放。因此，如何提高散熱能力是大功率LED實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)難題之一。

　　2 熱效應(yīng)對(duì)大功率LED的影響

　　對(duì)于單個(gè)LED而言.如果熱量集中在尺寸很小的芯片內(nèi)而不能有效散出.則會(huì)導(dǎo)致芯片的溫度升高.引起熱應(yīng)力的非均勻分布、芯片發(fā)光效率和熒光粉激射效率下降。研究表明，當(dāng)溫度超過(guò)一定值時(shí).器件的失效率將呈指數(shù)規(guī)律攀升.元件溫度每上升2℃，可靠性將下降l0%l2】。為了保證器件的壽命，一般要求pn結(jié)的結(jié)溫在1 10℃以下。隨著pn結(jié)的溫升.白光LED器件的發(fā)光波長(zhǎng)將發(fā)生紅移。

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明.在100℃的溫度下.波長(zhǎng)可以紅移4～9 nm.從而導(dǎo)致YAG熒光粉吸收率下降，總的發(fā)光強(qiáng)度會(huì)減少，白光色度變差。在室溫附近，溫度每升高l℃.LED的發(fā)光強(qiáng)度會(huì)相應(yīng)減少l%左右.當(dāng)器件從環(huán)境溫度上升到l20℃時(shí).亮度下降多達(dá)35%。當(dāng)多個(gè)LED密集排列組成白光照明系統(tǒng)時(shí).熱量的耗散問(wèn)題更嚴(yán)重。因此解決散熱問(wèn)題已成為功率型LED應(yīng)用的先決條件。

　　3 國(guó)內(nèi)外的研究進(jìn)展

　　針對(duì)高功率LED的封裝散熱難題.國(guó)內(nèi)外的器件設(shè)計(jì)者和制造者分別在結(jié)構(gòu)、材料以及工藝等方面對(duì)器件的熱系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。例如。在封裝結(jié)構(gòu)上，采用大面積芯片倒裝結(jié)構(gòu)、金屬線路板結(jié)構(gòu)、導(dǎo)熱槽結(jié)構(gòu)、微流陣列結(jié)構(gòu)等;在材料的選取方面，選擇合適的基板材料和粘貼材料，用硅樹脂代替環(huán)氧樹脂。