本文对比研究了 垂直结构LED 和 倒装结构LED 随着电流增大的光输出变化规律，并且与 普通正装LED 进行了比较，得出了倒装结构LED具有更好的抗大电流冲击稳定性和光输出性能。

　　白光发光二极管(LED)因其节能、环保、可靠性高和设计灵活等优点在照明领域得到广泛开发和应用。为了满足日益增长的照明需求，较大输出功率LED的研发和技术改进得到了广泛开展。

　　1、正装封装结构的缺陷

　　目前，商业化的LED很多采用金线将芯片的PN结与支架正负极连接的正装封装结构。然而，随着输出功率的不断提高，制约大功率LED发展的光衰较大和光淬灭等失效问题相继涌现。

　　淬灭失效的主要原因是金线断裂。在金线引线连接过程中，受到金纯度、键合温度、金线弯曲度、焊接机精度和键合工艺等多重因素影响，造成金线断开而淬灭。其次，混合荧光粉的硅胶涂覆在芯片表面，起到光转化作用和保护金线等双重作用，当芯片通电后温度上升，由于硅胶热胀冷缩等原因将对金线和焊点产生冲击，焊点脱焊，造成淬灭。

　　光衰较大失效的主要原因是硅胶的黄化或透过率降低。正装结构LED p、n电极在LED的同一侧，电流须横向流过n-GaN层，导致电流拥挤，局部发热量高，限制了驱动电流;其次，由于蓝宝石衬底导热性差，严重阻碍了热量的散失。在长时间使用过程中，因为散热不好而导致的高温，影响到硅胶的性能和透过率，从而造成较大的光输出功率衰减。

　　因此，为了改善正装封装LED的金线易断裂和散热不好等问题，业内研究者们相继发明了垂直结构LED和倒装结构LED。

　　相较于正装LED，垂直结构采用高热导率的衬底(Si、Ge和Cu等衬底)取代蓝宝石衬底，在很大程度上提高散热效率;垂直结构的LED芯片的两个电极分别在LED外延层的两侧，通过n电极，使得电流几乎全部垂直流过LED外延层，横向流动的电流极少，可以避免局部高温。但是目前垂直结构制备工艺中，蓝宝石剥离工艺较难，制约了产业化发展进程。

　　而另一项发明的倒装结构LED，因其可以集成化、批量化生产，制备工艺简单，性能优良，逐渐得到了照明行业的广泛重视。倒装结构采用将芯片PN结直接与基板上的正负极共晶键合，没有使用金线，而最大限度避免了光淬灭问题。此外，共晶键合结构对散热问题有了很大的改善。在大功率LED使用过程中，不可避免大电流冲击现象，在此情况下，如果灯具的大电流抗冲击稳定性不好，很容易降低灯具的使用寿命。

　　因此，本文对比研究了垂直结构LED和倒装结构LED随着电流增大的光输出变化规律，并且与普通正装LED进行了比较，得出了倒装结构LED具有更好的抗大电流冲击稳定性和光输出性能。

　　2、样品制备与测试方法

　　2.1 样品制备

　　三种封装结构如图1所示。其中正装LED采用蓝宝石衬底峰值波长448 nm芯片，倒装芯片采用蓝宝石衬底峰值波长447 nm芯片，垂直结构芯片采用硅衬底峰值波长446 nm芯片。三种芯片大小均为1.16 mmx1.16 mm，工作电流350 mA，硅胶采用普瑞森公司的0967型号，荧光粉采用威士波尔的YAG-4。正装结构芯片的正负极通过金线引线键合焊接在支架的正负极上;垂直结构芯片的正极是通过金线引线键合焊接在支架的正极上，负极是通过金球共晶键合在支架的负极上;倒装芯片的正负极是通过金球共晶键合在支架的正负极上。