倒装封装的GaN基LED芯片温度实时监测方法技术

本发明专利技术提供一种倒装封装的GaN基LED芯片温度实时监测方法，包括：制备倒装封装的GaN基LED器件；积分球透射法测试蓝宝石基片红外透射率；红外相机间接表征YAG:Ce

【技术实现步骤摘要】
倒装封装的GaN基LED芯片温度实时监测方法


[0001]本专利技术涉及LED半导体领域的检测
，特别涉及一种倒装封装的GaN基LED芯片温度实时监测方法。

技术介绍

[0002]GaN基LED发光二极管因其小体积、长寿命、耐冲击、低功耗等优势而在航天产品中得到广泛应用。GaN基LED芯片一般在蓝宝石基片上生长，由于蓝宝石不导电，因此GaN基LED发光二极管主要采用倒装封装的形式，GaN基LED芯片产生的可见光依次通过蓝宝石基片和荧光胶后才能显示。LED芯片发光过程中，非复合辐射将产生大量热量，导致LED器件内部温度显著提高，因而实时监测LED器件的芯片温度成为重要研究内容。目前主要采用热电偶法、瞬态热阻法、红外热成像法等来监测LED芯片温度：
[0003](1)对于传统封装的LED芯片，热电偶法可通过与LED芯片直接接触，来获得LED芯片温度。然而，倒装封装的GaN基LED芯片上侧是蓝宝石基片和荧光胶，下侧是焊点和基板，热电偶与GaN基LED芯片直接接触前必须破坏这些结构；此外，LED芯片产生的光可能被热电偶所吸收并使热电偶温度升高，因而热电偶测得的芯片温度会显著高于芯片自身温度。
[0004](2)相比于热电偶法，瞬态热阻法是一种无损检测方法，通过LED器件的温度敏感参数来获得LED芯片温度；然而，瞬态热阻法只能给出LED芯片的平均温度，无法给出LED芯片的温度分布情况。
[0005](3)相比于前两种方法，传统红外热成像法也是种无损检测方法，且可通过非接触的方式获得LED器件的温度分布情况。然而，倒装封装的GaN基LED器件具有多层结构，LED芯片表面的蓝宝石基片和荧光胶可能阻挡红外光的穿透，红外探测器往往只能获得LED器件表面荧光胶的温度分布情况，测得的温度显著低于GaN基LED芯片的温度分布情况。此外，必须获得GaN基LED芯片的红外发射率才能精确计算LED芯片温度。
[0006]综上所述，无损红外热成像法有望获得倒装封装的GaN基LED芯片温度分布情况，但是LED芯片表面的蓝宝石基片和荧光胶等结构不仅会对红外光的透射率产生显著影响，也会造成无法精确测试GaN基LED芯片的红外发射率。因此，急需开发一种改进的红外热成像法，确定特定波长的红外光在蓝宝石基片和荧光胶的透射率，并通过无损方法精确测试LED芯片红外发射率，解决传统方法无法实时准确监测倒装封装的GaN基LED芯片温度的问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种倒装封装的GaN基LED芯片温度实时监测方法，以解决现有技术无法实时监测倒装LED芯片温度的问题。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：提供一种倒装封装的GaN基LED芯片温度实时监测方法，包括如下步骤：
[0009]S1、制备倒装封装的GaN基LED器件；
[0010]S2、积分球透射法测试蓝宝石基片红外透射率；
[0011]S3、红外相机间接表征YAG:Ce
3+
荧光胶的红外透射状态；
[0012]S4、积分球反射计法测试GaN基LED芯片的红外发射率；
[0013]S5、使用特定光谱波长的锑化铟红外透射法和瞬态热阻法，分别测试GaN基LED芯片温度，以验证锑化铟红外透射法的测温准确性；
[0014]S6、GaN基LED器件接入老化电路，使用特定光谱波长的锑化铟红外透射法实时监测GaN基LED芯片温度。
[0015]进一步的，所述步骤S1包括：
[0016]S11、在蓝宝石基片上沉积N型和P型GaN以获得GaN基LED芯片；
[0017]S12、采用焊球将所述步骤S11中得到的GaN基LED芯片倒装封装在基板上表面，并在基板下表面安装电极引出端；
[0018]S13、在Y3Al5O
12
中掺杂Ce
3+
后获得YAG:Ce
3+
荧光胶，将所述荧光胶涂覆在倒装封装的蓝宝石基片表面，通过加热使荧光胶固化成型；其中将Y3Al5O
12
简称为YAG。
[0019]进一步的，所述步骤S2包括：
[0020]S21、采用红外发生器产生波长2～20μm、强度I
in
的红外光，照射厚度均匀一致的蓝宝石基片；
[0021]S22、红外光透过蓝宝石基片后，在积分球内表面发生多次漫反射，最后汇聚到红外传感器中，获得红外光的透射强度I
out
；
[0022]S23、计算红外光透过蓝宝石基片时透射强度I
out
和入射强度I
in
的比值该比值ω即蓝宝石基片的红外透射率；
[0023]S24、绘制波长2～20μm红外光照射下蓝宝石基片的红外透射率曲线；在波长5～20μm范围内，红外光透射率无法达到90％；当红外光波长下降到2～5μm时，红外光大部分穿透蓝宝石基片，透射率达到90％且保持恒定值，蓝宝石基片呈现全透明状态。
[0024]进一步的，所述步骤S3包括：
[0025]S31、采用加热电流IH驱动GaN基LED芯片，使芯片发热升高一定温度并保持恒定；
[0026]S32、将红外相机探测的红外波长范围设置为2～5μm，红外相机可直观地观察到发热的GaN基LED芯片，间接表明YAG:Ce
3+
荧光胶不会阻碍2～5μm红外光的穿透，YAG:Ce
3+
荧光胶呈现透明状态。
[0027]进一步的，所述步骤S4包括：
[0028]S41、采用红外发生器产生强度为L
i(GaN)
的特定波长红外光，照射到积分球底部的GaN基LED器件，红外光部分被吸收，部分被反射；
[0029]S42、反射的红外光在积分球内表面发生多次漫反射后最终被红外传感器捕获，输出与GaN基LED器件反射红外光强度L
r(GaN)
相关的电压信号V
(GaN)
；
[0030]S43、将GaN基LED器件替换为反射率为1的标准参考样品，采用相同波长相同强度L
i(ref)
的红外光照射标准参考样品，输出与标准参考样品反射红外光强度L
r(ref)
相关的电压信号V
(ref)
；
[0031]S44、在入射红外光强度相同的前提下，即L
i(ref)
＝L
i(GaN)
，红外传感器测得的GaN基LED器件与标准参考样品电压信号比值等于两者的反射红外光强度比值，即
由于标准参考样品反射率为1，红外光在其表面的反射强度L
r(ref)
等于入射强度L
i(ref)
；
[0032]S45、通过推导，GaN基LED器件整体红外发射率的计算公式根据所述红外发射率公式，计算处理电压信号V
(GaN)
和V
(ref)
，获得特定波长本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.倒装封装的GaN基LED芯片温度实时监测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、制备倒装封装的GaN基LED器件；S2、积分球透射法测试蓝宝石基片红外透射率；S3、红外相机间接表征YAG:Ce
3+
荧光胶的红外透射状态；S4、积分球反射计法测试GaN基LED芯片的红外发射率；S5、使用特定光谱波长的锑化铟红外透射法和瞬态热阻法，分别测试GaN基LED芯片温度，以验证锑化铟红外透射法的测温准确性；S6、GaN基LED器件接入老化电路，使用特定光谱波长的锑化铟红外透射法实时监测GaN基LED芯片温度。2.如权利要求1所述的倒装封装的GaN基LED芯片温度实时监测方法，其特征在于，所述S1包括：S11、在蓝宝石基片上沉积N型和P型GaN以获得GaN基LED芯片；S12、采用焊球将所述步骤S11中得到的GaN基LED芯片倒装封装在基板上表面，并在基板下表面安装电极引出端；S13、在Y3Al5O
12
中掺杂Ce
3+
后获得YAG:Ce
3+
荧光胶，将所述荧光胶涂覆在倒装封装的蓝宝石基片表面，通过加热使荧光胶固化成型；其中将Y3Al5O
12
简称为YAG。3.如权利要求2所述的倒装封装的GaN基LED芯片温度实时监测方法，其特征在于，所述步骤S2包括：S21、采用红外发生器产生波长2～20μm、强度I
in
的红外光，照射厚度均匀一致的蓝宝石基片；S22、红外光透过蓝宝石基片后，在积分球内表面发生多次漫反射，最后汇聚到红外传感器中，获得红外光的透射强度I
out
；S23、计算红外光透过蓝宝石基片时透射强度I
out
和入射强度I
in
的比值该比值ω即蓝宝石基片的红外透射率；S24、绘制波长2～20μm红外光照射下蓝宝石基片的红外透射率曲线；在波长5～20μm范围内，红外光透射率无法达到90％；当红外光波长下降到2～5μm时，红外光大部分穿透蓝宝石基片，透射率达到90％且保持恒定值，蓝宝石基片呈现全透明状态。4.如权利要求3所述的倒装封装的GaN基LED芯片温度实时监测方法，其特征在于，所述步骤S3包括：S31、采用加热电流IH驱动GaN基LED芯片，使芯片发热升高一定温度并保持恒定；S32、将红外相机探测的红外波长范围设置为2～5μm，红外相机可直观地观察到发热的GaN基LED芯片，间接表明YAG:Ce
3+
荧光胶不会阻碍2～5μm红外光的穿透，YAG:Ce
3+
荧光胶呈现透明状态。5.如权利要求4所述的倒装封装的GaN基LED芯片温度实时监测方法，其特征在于，所述步骤S4包括：S41、采用红外发生器产生强度为L
i(GaN)
的特定波长红外光，照射到积分球底部的GaN基LED器件，红外光部分被吸收，部分被反射；S42、反射的红外光在积分球内表面发生多次漫反射后最终被红外传感器捕获，输出与
GaN基LED器件反射红外光强度L
r(GaN)
相关的电压信号V
(GaN)
；S43、将GaN基LED器件替换为反射率为1的标准参考样品，采用相同波长相同强度L
i(ref)
的红外光照射标准参考样品，输出与标准参考样...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈凡，孔泽斌，王昆黍，汪波，陈龙，
申请(专利权)人：上海精密计量测试研究所，
类型：发明
国别省市：