Page 26 - CSC_issue2_2019_eMag.pdf

技术 | Technology – UV LED

陶瓷封装相组合，可能 这不仅拉高了成本，而且还会增加制造的复杂性，
会是一个错误。其中一 原因在于将石英透镜集成到器件中是颇具挑战性
种正在为深 UV LED 开 的工作。显然，对于商业可行性而言，为深 UV
发的较新型封装要好得 LED 开发廉价的封装材料是至关重要的。
多，该封装采用 AlN 陶 我们正在努力解决所有这些与热管理相关的
瓷层，具有 150 ～ 170 问题。我们的方法包括在芯片与封装之间的首次
-1
-1
W m K 的导热系数。 互连中使用金钉头凸点的热压焊。我们采用电镀
但是，以上这些封 法将一个 15 μm 宽、8 μm 高的六角形钉头凸点
装还很不理想。它们不 阵列（凸点的分隔间距为 30 μm，见图 3）直接
图3. 单颗 UVB LED 芯片（具有利用晶圆级上的电镀工艺沉
积的金钉头凸点）。（版权所有：FBH / schurian.com） 仅价格昂贵，每片售价 沉积在 LED 晶圆片上。由于金的导热系数为 320
-1
-1
超过 1 美元，而且很难与铝制 UV 反射器实现集 Wm K ，因此仿真结果显示，对于金属焊盘上
成化。此外，器件封装也是很棘手的，因为当暴 的钉头凸点覆盖率为 20% 的 320 nm LED，该互
-1
露在高能量 UV 光子之下时，可见光 LED 中使用 连线的热阻可低至 7.15 K W 。请注意，我们能
的大多数最先进的高折射率透明硅树脂和环氧树 够采用自己的电镀工艺在一颗完整的 2 英寸晶圆
脂都是不稳定的。 片上形成均匀的金钉头凸点沉积，而且这种做法
鉴于存在这些问题，因此如今的封装型深 可扩展到尺寸大得多的晶圆，以削减成本。
UV LED 往往包括了 UV 透明石英窗或石英透镜。 通过与我们在 CiS 微型传感器研究所的合作
伙伴进行协作，我们正在为 UV LED 开发一种基
于硅的封装（见图 4）。利用我们的合作者在硅技
术方面拥有的出色专长，我们能够开发出兼具低
热阻和多功能集成（例如 ：用于提高光提取效率
的铝制反射器，用于防止静电损害的集成型二极
管，以及监视传感器）的成本效益型封装。

接下来会发生什么？
UV 市场无疑处在上升通道，越来越多的公
司为扩大销售展开了竞争。UVB 和 UVC LED 的
发展步伐大幅加快，业界专注的焦点将集中于开
发旨在提高光提取效率的先进技术以及在热管理
性能方面胜人一筹的成本效益型封装。
图4. 安装在硅封装中的 可以说，最大的两个问题是寿命和每瓦成
320 nm LED 倒装式芯
片。该封装由德国 CiS 本。为了确保 UV LED 系统对于实际应用的稳定
微型传感器研究所开发 性，寿命必需长得多。与此同时，尽管大约每毫
（版权所有：CiS）
瓦一美元的单位成本对于早期使用者来说可能足
够好了，但是对于寿命长得多的器件而言，进入
扩展阅读 大规模市场将需要将单位成本大幅降低至每瓦一
N. Susilo et al. Appl. Phys. Lett. 112 041110 (2018)
F. Mehnke et al. IEEE J Sel Top Quantum Electron. 23 1 (2017) 美元。
T. Kolbe et al. Materials 10 1396 (2017) 本文作者感谢德国联邦教育与研究部
J. Rass et al. Proc. SPIE 9363 93631K (2015) (BMBF) 在 Twenty 20 项目「面向生活的先进
C. Reich et al. Appl. Phys. Lett. 107 142101 (2015) UV」 (Advanced UV for Life) 中给予的支持。
J. Glaab et al. J. Appl. Phys. 123 104502 (2018) Advanced UV for Life 联盟汇集了 50 家德国工业
M. Kneissl, J. Rass (Eds.), III-Nitride Ultraviolet Emitters-Technology 和学术合作伙伴，他们共同致力于 UV LED 的
and Applications, Springer Series in Materials Science, ISBN 978-3-
319-24098-5 (2016) 开发和应用。这项工作由德国柏林的莱布尼茨联
合会费迪南德 - 布劳恩研究所负责协调。

24 化合物半导体 2019年第2期 www.compoundsemiconductorchina.net