多芯片混合集成瓦級(jí)LED封裝幾種新結(jié)構(gòu)

引言

　　多芯片混合集成技術(shù)是實(shí)現(xiàn)瓦級(jí)led的重要途徑之一.由于傳統(tǒng)小芯片工藝成熟,集成技術(shù)簡單,側(cè)光利用率較高(相對(duì)于大尺寸芯片),散熱效果較好(相對(duì)于傳統(tǒng)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)問世.其綜合光學(xué)性能可以與Lumileds公司的相應(yīng)瓦數(shù)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(gòu)成的封裝新結(jié)構(gòu)(簡稱帽式結(jié)構(gòu))和用于傳統(tǒng)礦燈的T型支架以及可作為標(biāo)準(zhǔn)化的瓦級(jí)封裝結(jié)構(gòu).實(shí)驗(yàn)表明,1瓦級(jí)LED的發(fā)光效率提高了80-100%,防靜電和工程化問題可以得到較好的解決.本文對(duì)新結(jié)構(gòu)和初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果作簡單的介紹.

新結(jié)構(gòu)

一,帽式結(jié)構(gòu),由具有反射碗的散熱支架+基板兩部份構(gòu)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(duì)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,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(dǎo)熱絕緣層和金屬反光導(dǎo)電層組成. 襯底基板材料為單晶硅片，具有導(dǎo)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(shù)如下：熱導(dǎo)率：144 w/ m .k,與鋁基板基本相同, 厚度適中,以利于導(dǎo)熱和加工,成本：每個(gè)基板 0.15元（包括加工費(fèi)), 表面鍍銀：光反射率98%. 絕緣層材料選擇要考慮導(dǎo)熱性能、耐壓特性、粘附性和層厚度.實(shí)驗(yàn)表明,只要該層特性和參數(shù)適中,絕緣性能良好,對(duì)散熱效果影響不大. 金屬層是導(dǎo)電層,也是反光層,要求具有良好的導(dǎo)電性能和鏡面反射效果.實(shí)驗(yàn)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(jié)構(gòu)的實(shí)物照片:

二,礦燈專用T型支架.

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:

1. 可以直接裝在已定型的礦燈罩里,代替里面?zhèn)鹘y(tǒng)的2.8w燈泡.保持罩內(nèi)原來的結(jié)構(gòu)和功能,用罩上的原開關(guān)扭通斷鋰電池.
   
2. 散熱好.
   
3. 結(jié)構(gòu)簡單.
   
4. 互換容易.

結(jié)構(gòu)示意圖及實(shí)物照片:

三,第三種是可作為標(biāo)準(zhǔn)化通用的瓦級(jí)LED封裝結(jié)構(gòu).

其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:

1. 設(shè)計(jì)基于帽式結(jié)構(gòu)光學(xué)尺寸和市售瓦級(jí)支架.
   
2. 尺寸緊湊小巧,在散熱片上可實(shí)現(xiàn)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(duì)簡單.
   
5. 成本低.

結(jié)構(gòu)示意圖及實(shí)物照片: