多芯片混合集成瓦级LED封装几种新结构
引言
多芯片混合集成技术是实现瓦级LED的重要途径之一.由于传统小芯片工艺成熟,集成技术简单,侧光利用率较高(相对于大尺寸芯片),散热效果较好(相对于传统炮弹型LEDs),用铝基板或金属陶瓷基板集成的实用型LED产品已经问世.其综合光学性能可以与Lumileds公司的相应瓦数的LED产品相比.我们提出了一种由基板+具有反射碗的散热支架构成的封装新结构(简称帽式结构)和用于传统矿灯的T型支架以及可作为标准化的瓦级封装结构.实验表明,1瓦级LED的发光效率提高了80-100%,防静电和工程化问题可以得到较好的解决.本文对新结构和初步实验结果作简单的介绍.
新结构
一,帽式结构,由具有反射碗的散热支架+基板两部份构成.
1．散热支架
具有反射碗的散热架,其作用有三:
其一,反射碗(含硅基板)改善了LED的出光率,相对于市售铝基板,流明效率约提高30%以上;
其二,散热效果良好;
其三,纵向电极引出线,便于照明灯具的组合插接.
2．基板: 有三种形式,各有特点.
1)硅基板(如图示)
硅基板由硅衬底,高导热绝缘层和金属反光导电层组成. 衬底基板材料为单晶硅片，具有导热性能好、表面光洁度好、便于加工、 集成成本低等优点.其主要参数如下：热导率：144 w/ m .k,与铝基板基本相同, 厚度适中,以利于导热和加工,成本：每个基板 0.15元（包括加工费), 表面镀银：光反射率98%. 绝缘层材料选择要考虑导热性能、耐压特性、粘附性和层厚度.实验表明,只要该层特性和参数适中,绝缘性能良好,对散热效果影响不大. 金属层是导电层,也是反光层,要求具有良好的导电性能和镜面反射效果.实验表明,它好于一般市售的铝基板.多个芯片混合集成其上,再贴在散热支架上.硅基板最宊出的特点是便于在硅层上做防静电集成和工程化.
2)金属板
多个芯片以4x4阵列形式直接混合集成在金属板上,再贴在散热支架上.其特点是便于工程化.
3)无板
多个芯片以4x4阵列形式直接混合集成在散热支架上. 其特点是散热更好,效率更高,但工程化难度大.
帽式结构的实物照片:
二,矿灯专用T型支架.
结构特点是:
可以直接装在已定型的矿灯罩里,代替里面传统的2.8w灯泡.保持罩内原来的结构和功能,用罩上的原开关扭通断锂电池.
散热好.
结构简单.
互换容易.
结构示意图及实物照片:
三,第三种是可作为标准化通用的瓦级LED封装结构.
其结构特点是:
设计基于帽式结构光学尺寸和市售瓦级支架.
尺寸紧凑小巧,在散热片上可实现任何组合.外径约6mm,厚约2mm.
光学性能适中.
工程化相对简单.
成本低.
结构示意图及实物照片
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