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  • 多芯片LED封裝特點與技術

    作者:佚名 來源:網絡 時間:2016-11-15 10:12 閱讀:23550 [投稿]
    文章歸納了集成封裝的特點,從產品應用、封裝模式,散熱處理和光學設計幾個方面對其進行了介紹,并分析了集成封裝的發展趨勢,隨著大功率白光LED 在照明領域的廣泛應用,集成封裝也將得到快速發展。

    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,導致所得的光源體積較大;

    (2)多顆芯片通過串并聯的方式組合在一起,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,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鍵;

    (4)二次光學的設計問題,多芯片出光角度不同,需要在一次光學設計的基礎上進行二次光學設計,以滿足用戶的要求。

    集成封裝過程中機械、熱學、光學的研究

    集成封裝由于其所具有的突出優點,已經成為了LED 封裝方式的主流方向,近年來引起很多企業和科研院所的關注并開展了大量的研究,申請了相關的專利,這些都在極大的促進集成封裝技術的發展。

    (1)封裝結構模式

    當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的方式直接與基板相連接,然后對芯片進行獨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 封裝技術具有諸多優點。

    李建勝根據一般集成封裝中存在的層結合面和較長的熱傳導距離問題提出了一種COB 集成封裝工藝。

    即在鋁質PCB 集成電路板上刻一些有利于芯片發光光線擴散的反光腔,將多顆芯片逐一植入腔內,同時在其周圍繪制PCB 線路,將芯片電極引線焊接至此,導通電路,最后在腔周圍堆積壘成環形圍柵,在其內涂敷硅膠和熒光粉,一次形成一體化的LED COB 組件。

    這種設計將芯片與散熱器直接相連,減小了結構熱阻,散熱效果遠好于普通封裝結構,提高了LED 的出光率。

    李炳乾等采用COB 技術和陣列化互聯的方式制備出白光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定性。

    同時將陣列化互連方式與電流降額使用相結合,減少了傳統串聯和并聯連接方法時一個芯片損壞對其他芯片工作狀態的影響的缺陷,提高了系統可靠性,這種封裝結構達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構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用。

    (2)散熱處理

    集成封裝技術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的瓶頸,我們知道通常LED 高功率產品其光電轉換效率為20%,剩下80%的電能均轉換為熱能,處理好散熱問題,將會使LED 光源的質量上一個臺階。

    集成封裝的熱處理思路目前主要集中在:

    選擇導熱系數高的基板;

    縮短熱傳遞的距離;

    優化固晶技術等方面。

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