多芯片混合集成瓦級LED封裝幾種新結構

引言

　　多芯片混合集成技術(shù)是實(shí)現瓦級led的重要途徑之一.由于傳統小芯片工藝成熟,集成技術(shù)簡(jiǎn)單,側光利用率較高(相對于大尺寸芯片),散熱效果較好(相對于傳統炮彈型LEDs),用鋁基板或金屬陶瓷基板集成的實(shí)用型LED產(chǎn)品已經(jīng)問(wèn)世.其綜合光學(xué)性能可以與Lumileds公司的相應瓦數的LED產(chǎn)品相比.我們提出了一種由基板+具有反射碗的散熱支架構成的封裝新結構(簡(jiǎn)稱(chēng)帽式結構)和用于傳統礦燈的T型支架以及可作為標準化的瓦級封裝結構.實(shí)驗表明,1瓦級LED的發(fā)光效率提高了80-100%,防靜電和工程化問(wèn)題可以得到較好的解決.本文對新結構和初步實(shí)驗結果作簡(jiǎn)單的介紹.

新結構

一,帽式結構,由具有反射碗的散熱支架+基板兩部份構成.

1．散熱支架

具有反射碗的散熱架,其作用有三:

• 其一,反射碗(含硅基板)改善了LED的出光率,相對于市售鋁基板,流明效率約提高30%以上;
  
• 其二,散熱效果良好;
  
• 其三,縱向電極引出線(xiàn),便于照明燈具的組合插接.

2．基板: 有三種形式,各有特點(diǎn).

1)硅基板(如圖示)

　　硅基板由硅襯底,高導熱絕緣層和金屬反光導電層組成. 襯底基板材料為單晶硅片，具有導熱性能好、表面光潔度好、便于加工、 集成成本低等優(yōu)點(diǎn).其主要參數如下：熱導率：144 w/ m .k,與鋁基板基本相同, 厚度適中,以利于導熱和加工,成本：每個(gè)基板 0.15元（包括加工費), 表面鍍銀：光反射率98%. 絕緣層材料選擇要考慮導熱性能、耐壓特性、粘附性和層厚度.實(shí)驗表明,只要該層特性和參數適中,絕緣性能良好,對散熱效果影響不大. 金屬層是導電層,也是反光層,要求具有良好的導電性能和鏡面反射效果.實(shí)驗表明,它好于一般市售的鋁基板.多個(gè)芯片混合集成其上,再貼在散熱支架上.硅基板最宊出的特點(diǎn)是便于在硅層上做防靜電集成和工程化.

2)金屬板

　　 多個(gè)芯片以4x4陣列形式直接混合集成在金屬板上,再貼在散熱支架上.其特點(diǎn)是便于工程化.

3)無(wú)板

　　 多個(gè)芯片以4x4陣列形式直接混合集成在散熱支架上. 其特點(diǎn)是散熱更好,效率更高,但工程化難度大.

帽式結構的實(shí)物照片:

二,礦燈專(zhuān)用T型支架.

結構特點(diǎn)是:

1. 可以直接裝在已定型的礦燈罩里,代替里面傳統的2.8w燈泡.保持罩內原來(lái)的結構和功能,用罩上的原開(kāi)關(guān)扭通斷鋰電池.
   
2. 散熱好.
   
3. 結構簡(jiǎn)單.
   
4. 互換容易.

結構示意圖及實(shí)物照片:

三,第三種是可作為標準化通用的瓦級LED封裝結構.

其結構特點(diǎn)是:

1. 設計基于帽式結構光學(xué)尺寸和市售瓦級支架.
   
2. 尺寸緊湊小巧,在散熱片上可實(shí)現任何組合.外徑約6mm,厚約2mm.
   
3. 光學(xué)性能適中.
   
4. 工程化相對簡(jiǎn)單.
   
5. 成本低.

結構示意圖及實(shí)物照片: