發布者:聯誠發 時間:2022-09-19 16:02 瀏覽量:1840
大功率LED封裝由于結構和工藝復雜,并直接影響到LED的使用性能和壽命,一直是近年來的研究熱點,特別是大功率白光LED封裝更是研究熱點中的熱點。
LED封裝的功能主要包括:1、機械保護,以提高可靠性;
2、加強散熱,以降低晶片結溫,提高LED性能;
3、光學控制,提高出光效率,優化光束分布;
4、供電管理,包括交流/直流轉變,以及電源控制等。
LED封裝方法、材料、結構和工藝的選擇主要由晶片結構、光電/機械特性、具體應用和成本等因素決定。經過40多年的發展,LED封裝先后經歷了支架式(Lamp LED)、貼片式(SMD LED)、裸芯型LED(COB LED)等發展階段。
大功率LED封裝關鍵技術
大功率LED封裝主要涉及光、熱、電、結構與工藝等方面。這些因素彼此既相互獨立,又相互影響。其中,光是LED封裝的目的,熱是關鍵,電、結構與工藝是手段,而性能是封裝水平的具體體現。從工藝相容性及降低生產成本而言,LED封裝設計應與晶片設計同時進行,即晶片設計時就應該考慮到封裝結構和工藝。否則,等晶片制造完成后,可能由于封裝的需要對晶片結構進行調整,從而延長了產品研發周期和工藝成本,有時甚至不可能。
低熱阻封裝工藝
對于現有的LED光效水平而言,由于輸入電能的80%左右轉變成為熱量,且LED晶片面積小,因此,晶片散熱是LED封裝必須解決的關鍵問題。主要包括晶片布置、封裝材料選擇(基板材料、熱介面材料)與工藝、熱沉設計等。
LED封裝熱阻主要包括材料(散熱基板和熱沉結構)內部熱阻和介面熱阻。散熱基板的作用就是吸引晶片產生的熱量,并傳導到熱沉上,實現與外界的熱交換。常用的散熱基板材料包括矽、金屬(如鋁,銅)、陶瓷(如Al2O3,AIN,Sic)和復合材料等。如Nichia公司的第三代LED采用CuW做襯底,將 1mm晶片倒裝在CuW襯底上,降低了封裝熱阻,提高了發光功率和效率;Lamina Ceramics公司則研制了低溫共燒陶瓷金屬基板,并開發了相應的LED封裝技術。該技術首先制備出適于共晶焊的大功率LED晶片和相應的陶瓷基板,然后將LED晶片與基板直接焊接在一起。由于該基板上集成了共晶焊層、靜電保護電路、驅動電路及控制補償電路,不僅結構簡單,而且由于材料熱導率高,熱介面少,大大提高了散熱性能,為大功率LED陣列封裝提出了解決方案。德國Curmilk公司研制的高導熱性覆銅陶瓷板,由陶瓷基板(AIN和 Al2O3)和導電層(Cu)在高溫高壓下燒結而成,沒有使用黏結劑,因此導熱性能好、強度高、絕緣性強。其中氮化鋁(AIN)的熱導率為 160W/mk,熱膨脹系數為4.0×10-6/℃(與矽的熱膨脹系數3.2×10-6/℃相當),從而降低了封裝熱應力。
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