采用纳米银焊膏低温烧结封装COB大功率LED模块的可靠性研究

摘要

随着大功率LED需求的增加，多芯片模块的发展成为必然趋势，结温对寿命的影响愈加剧烈，我们有必要在增加亮度的同时控制结温。显然，作为一级封装，芯片粘接层对于大功率LED模块的热性能具有重要影响。
　　本文介绍了一种新型粘接材料——纳米银焊膏，相比于锡银铜焊料和导电银胶，纳米银焊膏的熔点较高且导热导电性能较好，因此作为能实现芯片级互连的新型粘接材料，可应用于高温大功率器件封装中。此外，本文采用具有优良的导热性能和低膨胀系数的Al2O3陶瓷基板来构成大功率LED的COB（chip-on-board）封装结构，从而实现大功率LED的小面积封装。
　　首先，本文设计了以纳米银焊膏作为粘接材料的大功率LED模块的制作工艺并研究了环境温度对其光电性能的影响。试验发现随着环境温度的上升，正向电压，输出功率，光通量和光效率下降，主波长出现红移。但是电压变化（ΔV）或主波长变化（Δλ）与环境温度T呈线性关系，从而证明了纳米银焊膏在未来固态照明，投影和其他高功率器件应用领域的潜力。
　　其次，本文分别采用纳米银焊膏以及作为对比的锡银铜焊料和导电银胶三种粘接材料制作大功率LED模块，进而研究了环境温度对其光电性能的影响，研究发现纳米银焊膏粘接的模块表现出最低的动态电阻，最高的光通量和光效率，并且随环境温度的升高，这种优势更加显著。
　　最后，本文研究了大功率LED的老化过程，比较了不同粘接材料及环境温度对LED老化过程的影响，并针对老化过程进行分析推导，建立老化数学模型，对其进行寿命预测。得出同样的高温条件下，纳米银焊膏粘接的试样衰减得最少，进一步证明了纳米银焊膏在未来固态照明，投影和其他高功率器件应用领域的潜力。

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第一章 文献综述

1.1 LED概述

1.2 LED的散热途径

1.3 LED封装中的粘接材料

1.4 LED性能及可靠性

1.5 本文的研究意义和主要工作

第二章 试样制备以及试验设备和方法

2.1 试样材料

2.2 试样及其制备过程

2.3 试验装置与测试系统

第三章 环境温度对大功率蓝光LED光电性能的影响

3.1 试验方法

3.2 试验结果及分析

3.3 本章小结

第四章 粘接材料对大功率蓝光LED光电性能的影响

4.1 试验方法

4.2 试验结果及分析

4.3 本章小结

第五章 蓝光LED高温大电流老化试验

5.1 试验方法

5.2 试验结果及分析

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

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