多芯片LED封裝特點(diǎn)與技術(shù)
文章歸納了集成封裝的特點(diǎn),從產(chǎn)品應(yīng)用、封裝模式,散熱處理和光學(xué)設(shè)計(jì)幾個方面對其進(jìn)行了介紹,并分析了集成封裝的發(fā)展趨勢,隨著大功率白光LED 在照明領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,集成封裝也將得到快速發(fā)展。
然而,對于集成封裝而言,同樣存在一些不足: (1)由于多芯片集成封裝在一塊基板上,導(dǎo)致所得的光源體積較大; (2)多顆芯片通過串并聯(lián)的方式組合在一起,相對于單顆芯片而言其可靠性較差,將導(dǎo)致整體光源受影響; (3)雖然多芯片封裝相對于單顆同功率大芯片來說,散熱能力強(qiáng),但由于多顆芯片同時散熱,熱散失程度不同,會引起芯片間的溫度不同,影響壽命,故散熱問題的處理也很關(guān)鍵; (4)二次光學(xué)的設(shè)計(jì)問題,多芯片出光角度不同,需要在一次光學(xué)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次光學(xué)設(shè)計(jì),以滿足用戶的要求。 集成封裝過程中機(jī)械、熱學(xué)、光學(xué)的研究 集成封裝由于其所具有的突出優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)成為了LED 封裝方式的主流方向,近年來引起很多企業(yè)和科研院所的關(guān)注并開展了大量的研究,申請了相關(guān)的專利,這些都在極大的促進(jìn)集成封裝技術(shù)的發(fā)展。 (1)封裝結(jié)構(gòu)模式 當(dāng)前多芯片集成封裝的主流形式就是多顆芯片之間以串并聯(lián)的方式直接與基板相連接,然后對芯片進(jìn)行獨(dú)立封裝或者是封裝于同一透鏡下面。 徐向陽等申請的專利中,將多顆芯片直接固晶在鋁基板上,涂覆熒光粉后,再在每顆LED 芯片外面封蓋一個光學(xué)透鏡。工藝簡單,封裝材料精簡,同時熱阻降低,光效提高,此外還便于組裝成LED照明燈具產(chǎn)品,相對于同功率的單顆芯片封裝模式而言,COB 模塊化LED 封裝技術(shù)具有諸多優(yōu)點(diǎn)。 李建勝根據(jù)一般集成封裝中存在的層結(jié)合面和較長的熱傳導(dǎo)距離問題提出了一種COB 集成封裝工藝。 即在鋁質(zhì)PCB 集成電路板上刻一些有利于芯片發(fā)光光線擴(kuò)散的反光腔,將多顆芯片逐一植入腔內(nèi),同時在其周圍繪制PCB 線路,將芯片電極引線焊接至此,導(dǎo)通電路,最后在腔周圍堆積壘成環(huán)形圍柵,在其內(nèi)涂敷硅膠和熒光粉,一次形成一體化的LED COB 組件。 這種設(shè)計(jì)將芯片與散熱器直接相連,減小了結(jié)構(gòu)熱阻,散熱效果遠(yuǎn)好于普通封裝結(jié)構(gòu),提高了LED 的出光率。 李炳乾等采用COB 技術(shù)和陣列化互聯(lián)的方式制備出白光LED 光源模塊,他們將熒光粉層涂敷在出光板上,提高了出光的均勻性和熒光粉的穩(wěn)定性。 同時將陣列化互連方式與電流降額使用相結(jié)合,減少了傳統(tǒng)串聯(lián)和并聯(lián)連接方法時一個芯片損壞對其他芯片工作狀態(tài)的影響的缺陷,提高了系統(tǒng)可靠性,這種封裝結(jié)構(gòu)達(dá)到了簡化工藝的目的。 總體上,不同專利所描述的集成封裝的結(jié)構(gòu)模式和原理都大同小異,差別主要在于所選的焊接方式、反光腔內(nèi)壁的涂覆材料以及所選基板的不同,改變集成封裝的思維方式,使集成封裝在白光LED封裝中得到更廣泛的應(yīng)用。 (2)散熱處理 集成封裝技術(shù)雖然是封裝的主要方向之一,但是散熱問題卻一直是集成封裝技術(shù)的瓶頸,我們知道通常LED 高功率產(chǎn)品其光電轉(zhuǎn)換效率為20%,剩下80%的電能均轉(zhuǎn)換為熱能,處理好散熱問題,將會使LED 光源的質(zhì)量上一個臺階。 集成封裝的熱處理思路目前主要集中在: 選擇導(dǎo)熱系數(shù)高的基板; 縮短熱傳遞的距離; 優(yōu)化固晶技術(shù)等方面。 |
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