LED倒装芯片知识360度解析

什么是LED倒装芯片？近年来，在芯片领域，倒装芯片技术正异军突起，特别是在大功率、户外照明的应用市场上更受欢迎。但由于发展较晚，很多人不知道什么叫LED倒装芯片，LED倒装芯片的优点是什么？今天慧聪LED屏网编辑就为你做一个简单的说明。先从LED正装芯片为您讲解LED倒装芯片，以及LED倒装芯片的优势和普及难点。

　　要了解LED倒装芯片，先要了解什么是LED正装芯片

　　LED正装芯片是最早出现的芯片结构，也是小功率芯片中普遍使用的芯片结构。该结构，电极在上方，从上至下材料为：P-GaN，发光层，N-GaN，衬底。所以，相对倒装来说就是正装。

LED倒装芯片和症状芯片图解

　　为了避免正装芯片中因电极挤占发光面积从而影响发光效率，芯片研发人员设计了倒装结构，即把正装芯片倒置，使发光层激发出的光直接从电极的另一面发出(衬底最终被剥去，芯片材料是透明的)，同时，针对倒装设计出方便LED封装厂焊线的结构，从而，整个芯片称为倒装芯片(Flip Chip)，该结构在大功率芯片较多用到。

　　正装 、倒装、垂直 LED芯片结构三大流派

　　倒装技术并不是一个新的技术，其实很早之前就存在了。倒装技术不光用在LED行业，在其他半导体行业里也有用到。目前LED芯片封装技术已经形成几个流派，不同的技术对应不同的应用，都有其独特之处。

　　目前LED芯片结构主要有三种流派，最常见的是正装结构，还有垂直结构和倒装结构。正装结构由于p，n电极在LED同一侧，容易出现电流拥挤现象，而且热阻较高，而垂直结构则可以很好的解决这两个问题，可以达到很高的电流密度和均匀度。未来灯具成本的降低除了材料成本，功率做大减少LED颗数显得尤为重要，垂直结构能够很好的满足这样的需求。这也导致垂直结构通常用于大功率LED应用领域，而正装技术一般应用于中小功率LED。而倒装技术也可以细分为两类，一类是在蓝宝石芯片基础上倒装，蓝宝石衬底保留，利于散热，但是电流密度提升并不明显；另一类是倒装结构并剥离了衬底材料，可以大幅度提升电流密度。

　　LED倒装芯片的优点

　　一是没有通过蓝宝石散热，可通大电流使用；二是尺寸可以做到更小，光学更容易匹配；三是散热功能的提升，使芯片的寿命得到了提升；四是抗静电能力的提升；五是为后续封装工艺发展打下基础。

　　什么是LED倒装芯片

　　据了解，倒装芯片之所以被称为“倒装”是相对于传统的金属线键合连接方式（Wire Bonding）与植球后的工艺而言的。传统的通过金属线键合与基板连接的晶片电气面朝上，而倒装晶片的电气面朝下，相当于将前者翻转过来，故称其为“倒装芯片”。

　　倒装LED芯片，通过MOCVD技术在蓝宝石衬底上生长GaN基LED结构层，由P/N结发光区发出的光透过上面的P型区射出。由于P型GaN传导性能不佳，为获得良好的电流扩展，需要通过蒸镀技术在P区表面形成一层Ni- Au组成的金属电极层。P区引线通过该层金属薄膜引出。为获得好的电流扩展，Ni-Au金属电极层就不能太薄。为此，器件的发光效率就会受到很大影响，通常要同时兼顾电流扩展与出光效率二个因素。但无论在什麼情况下，金属薄膜的存在，总会使透光性能变差。此外，引线焊点的存在也使器件的出光效率受到影响。 采用GaN LED倒装芯片的结构可以从根本上消除上面的问题。

　　在倒装芯片的技术基础上，有厂家发展出了LED倒装无金线芯片级封装。

　　什么是LED倒装无金线芯片级封装

　　倒装无金线芯片级封装，基于倒装焊技术，在传统LED芯片封装的基础上，减少了金线封装工艺，省掉导线架、打线，仅留下芯片搭配荧光粉与封装胶使用。作为新封装技术产品，倒装无金线芯片级光源完全没有因金线虚焊或接触不良引起的不亮、闪烁、光衰大等问题。相比于传统封装工艺，芯片级光源的封装密度增加了16倍，封装体积却缩小了80%，灯具设计空间更大。倒装无金线芯片凭借更稳定的性能、更好的散热性、更均匀的光色分布、更小的体积，受到越来越多LED灯具企业和终端产品应用企业的青睐。

　　LED倒装芯片普及的难点：

　　1、倒装LED技术目前在大功率的产品上和集成封装的优势更大，在中小功率的应用上，成本竞争力还不是很强。

　　2、倒装LED颠覆了传统LED工艺，从芯片一直到封装，这样会对设备要求更高，就拿封装才说，能做倒装芯片的前端设备成本肯定会增加不少，这就设置了门槛，让一些企业根本无法接触到这个技术。

　　LED倒装芯片厂商推荐：

　　晶科电子作为国内唯一一家成熟应用倒装焊接（Flip-chip）技术的大功率LED集成芯片领导品牌，今年重拳出击推出了“芯片级LED照明整体解决方案”，能在LED芯片制成工艺中，通过新型晶片级工艺，完成一部分传统封装工艺或者节省传统封装工艺环节，使LED最终封装体积缩小，性能更加稳定。其“易系列”和陶瓷基COB产品全部采用基于APT专利技术--倒装焊接技术，实现了单芯片及多芯片模组的无金线、无固晶胶封装，具有高亮度、高光效、高可靠性、低热阻、颜色一致性好等诸多优点。

　　德豪润达“北极光”1A  LED照明级高驱动电流倒装芯片，该芯片在1A的电流驱动下可实现310流明，在700ma电流驱动下可达255流明LED芯片，除了单点光通量高，适合配光设计，演绎照明艺术；舒适的光色品质，为高品质照明环境专业设计；同时还具有客户满意的光效性能和性价比；业界领先的热学性能；回流焊工艺（IPC/JEDEC J-STD-020C）；湿气敏感等级1；耐静电电压8000V（人体模式）。倒装芯片可以广泛应用于液晶背光、大功率LED照明产品，如路灯、汽车灯等。

　　华灿光电作为国内LED芯片的制造商之一，在对白光LED的研究与开发积累了相当多的经验并形成了自主知识产权的基础上，对倒装LED的工艺做了深入细致的研究，不断提升外延和芯片工艺技术，目前倒装芯片45mil产品试验亮度为@1A，100lm/W，达到国内领先水准。华灿光电的专业研发团队致力于倒装LED芯片的研究与开发，目前已研发成功，最终将实现倒装LED芯片产品产业化。