产品案例

大功率LED单芯片封装和多芯片封装简介

来源:http://ig88new.com 责任编辑:ag88环亚国际 2018-09-23 07:52

  大功率LED单芯片封装和多芯片封装简介

  美国Lumileds公司研宣布了Luxeon系列大功率LED单芯片封装结构,这种功率型单芯片LED封装结构与惯例的Φ5mm LED封装结构全然不同,它是将正面出光的LED芯片直接焊接在热衬上,或将反面出光的LED芯片先倒装在具有焊料凸点的硅载体上,然后再将其焊接在热衬上,使大面积芯片在大电流下作业的热特性得到改进。这种封装关于取光功率、散热功能和电流密度的规划都是最佳的,其首要特色有:

  ① 热阻低。传统环氧封装具有很高的高热阻,而这种新式封装结构的热阻一般仅为14℃/W,可减小至惯例LED的1/20。大功率LED 0.5W 大功率LED 3W 大功率LED 5W 大功率LED 10W 大功率LED 50W

  ② 可靠性高。内部填充安稳的柔性胶凝体,在40~120℃时,不会因温度突变发生的内应力使金丝和结构引线断开。用这种硅橡胶作为光耦合的密封资料,不会呈现一般光学环氧树脂那样的变黄现象,金属引线结构也不会因氧化而脏污。

  ③ 反射杯和透镜的最佳规划使辐射可控,光学功率最高。在使用中可将它们组装在一个带有铝夹层的电路板(铝芯PCB板)上,电路板作为器材电极衔接的布线用,铝芯夹层则可作为功率型LED的热衬。这样不只可取得较高的光通量,并且还具有较高的光电变换功率。

  单芯片瓦级功率LED最早是由Lumileds公司于1998年推出的Luxeon LED,该封装结构的特色是选用热电别离的办法,将倒装片用硅载体直接焊接在热衬上,并选用反射杯、光学透镜和柔性透明胶等新结构和新资料,现可提供单芯片1W、3W和5W的大功率LED产品。OSRAM公司于2003年推出单芯片的Golden Dragon系列LED,其结构特色是热衬与金属线路板直接触摸,具有很好的散热功能,而输入功率可达1W。

  功率型LED的多芯片组合封装

  六角形铝衬底的直径为3.175cm(1.25英寸),发光区坐落其中心部位,直径约为0.9525cm(0.375英寸),可包容40个LED芯片。用铝板作为热衬,并使芯片的键合引线通过在衬底上做成的两个触摸点与正极和负极衔接。依据所需输出光功率的巨细来断定衬底上排列管芯的数目,组合封装的超高亮度芯片包含AlGaInN和AlGaInP,它们的发射光可为单色、五颜六色(RGB)、白色(由RGB三基色组成或由蓝色和黄色二元组成)。终究选用高折射率的资料依照光学规划形状进行封装,不只取光功率高,并且还能够使芯片和键合的引线得到维护。由40个AlGaInP(AS)芯片组合封装的LED的流明功率为20lm/W。选用RGB三基色组成白光的组合封装模块,当混色比为0:43(R)0:48(G):0.009(B)时,光通量的典型值为100lm,CCT规范色温为4420K,色坐标x为0.3612,y为0.3529。由此可见,这种选用惯例芯片进行高密度组合封装的功率型LED能够到达较高的亮度水平,具有热阻低、可在大电流下作业和光输出功率高级特色。LED节能灯 LED灯具 LED路灯 CREE LED CREE代理商

  多芯片组合封装的大功率LED,其结构和封装办法较多。美国UOE公司于2001年推出多芯片组合封装的Norlux系列LED,其结构是选用六角形铝板作为衬底。Lanina Ceramics公司于2003年推出了选用公司独有的金属基板上低温烧结陶瓷(LTCC-M)技能封装的大功率LED阵列。松下公司于2003年推出由64只芯片组合封装的大功率白光LED。日亚公司于2003年推出超高亮度白光LED,其光通量可达600lm,输出光束为1000lm时,耗电量为30W,最大输入功率为50W,白光LED模块的发光功率达33lm/W。我国台湾UEC(国联)公司选用金属键合(Metal Bonding)技能封装的MB系列大功率LED的特色是,用Si替代GaAs衬底,散热作用好,并以金属粘结层作为光反射层,进步了光输出。

  功率型LED的热特性直接影响到LED的作业温度、发光功率、发光波长、使用寿数等,因而,功率型LED芯片的封装规划、制作技能显得尤为重要。大功率LED封装中首要需考虑的问题有:

  ① 散热。散热关于功率型LED器材来说是至关重要的。假如不能将电流发生的热量及时地散出,坚持PN结的结温在答应范围内,将无法取得安稳的光输出和保持正常的器材寿数。

  在常用的散热资料中银的导热率最高,可是银的本钱较高,不适宜作通用型散热器。铜的导热率比较挨近银,且其本钱较银低。铝的导热率尽管低于铜,但其综组本钱最低,有利于大规模制作。

  通过试验比照发现较为适宜的做法是:衔接芯片部分选用铜基或银基热衬,再将该热衬衔接在铝基散热器上,选用阶梯型导热结构,使用铜或银的高导热率将芯片发生的热量高效地传递给铝基散热器,再通过铝基散热器将热量散出(通过风冷或热传导办法散出)。这种做法的长处是:充分考虑散热器的性价比,将不同特色的散热器结合在一起,做到高效散热并使本钱操控合理化。LED灯具

  应留意的是:衔接铜基热衬与芯片的资料的挑选是十分重要的,LED职业常用的芯片衔接资料为银胶。可是,通过研讨发现,银胶的热阻为10~25W/(m·K),假如选用银胶作为衔接资料,就等于人为地在芯片与热衬之间加上一道热阻。别的,银胶固化后的内部根本结构为环氧树脂骨架+银粉填充式导热导电结构,这种结构的热阻极高且TG点较低,对器材的散热与物理特性的安稳极为晦气。处理此问题的做法是:以锡片焊作为晶粒与热衬之间的衔接资料[锡的导热系数为67W/(m·K)],能够取得较为抱负的导热作用(热阻约为16℃/W)。传统照明注入LED新光源 新商业模!锡的导热作用与物理特性远优于银胶。

  ② 出光。传统的LED器材封装办法只能使用芯片宣布的约50%的光能,因为半导体与关闭环氧树脂的折射率相差较大,致使内部的全反射临界角很小,有源层发生的光只要小部分被取出,大部分光在芯片内部经屡次反射而被吸收,这是超高亮度LED芯片取光功率很低的根本原因。如何将内部不同资料间折射、反射耗费的50%光能加以使用,是规划出光系数的要害。LED灯具

  通过芯片的倒装技能(Flip Chip)能够比传统的LED芯片封装技能得到更多的有用出光。可是,假如说不在芯片的发光层与电极下方添加反射层来反射出糟蹋的光能,则会造成约8%的光丢失,所以在底板资料上有必要添加反射层。芯片旁边面的光也有必要使用热衬的镜面加工法加以反射出,添加器材的出光率。并且在倒装芯片的蓝宝石衬底部分与环氧树脂导光结合面上应加上一层硅胶资料,以改进芯片出光的折射率。

  通过上述光学封装技能的改进,能够大幅度进步大功率LED器材的出光率(光通量)。大功率LED器材顶部透镜的光学规划也是十分重要的,一般的做法是:在进行光学透镜规划时应充分考虑终究照明用具的光学规划要求,尽量合作使用照明用具的光学要求进行规划。LED灯具

  常用的透镜形状有:凸透镜、凹锥透镜、球镜、菲涅尔透镜以及组合式透镜等。透镜与大功率LED器材的抱负安装办法是采纳气密性封装,假如受透镜形状所限,也可采纳半气密性封装。透镜资料应挑选高透光率的玻璃或亚克力等组成资料,也能够选用传统的环氧树脂模组式封装,加上二次散热规划也根本能够到达进步出光率的作用。

  

   大功率LED单芯片封装多芯片