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浅谈LED灯珠的封装集成技术

日期: 2022-01-12 16:28 浏览次数 :

LED灯珠芯片模组光源的发展趋势体现了照明市场对技术发展的要求:便携式产品需要集成度更高的光源;在商业照明、道路照明、特种照明、闪光灯等领域,集成的LED光源有很大的应用市场。与封装级模组相比,芯片级模组体积较小,节省空间,也节省了封装成本,并且由于光源集成度高,便于二次光学设计。半导体照明联合创新国家重点实验室针对LED灯珠集成封装也进行了系统的研究。

该研究针对LED筒灯,通过开发圆片级的封装技术,计划将部分驱动元件与LED芯片集成到同一封装内。其中,LED灯珠与线性恒流驱动电路所需的裸片是电路发热的主要元件,同时体积比较小,易于集成,但由于主要发热元件需要考虑散热设计。其他元件体积较大,不易于集成。电感、取样电阻与快速恢复LED等,虽说也有一定的热量产生,但不需要特殊的散热结构。

目前有多种不同的先进系统集成方法,主要包括:封装上的封装堆叠技术;PCB(引线键合和倒装芯片)上的芯片堆叠,具有嵌入式器件的堆叠式柔性功能层;有或无嵌入式电子器件的高级印制电路板(PCB)堆叠;晶圆级芯片集成;基于穿硅通孔(TSV)的垂直系统集成(VSI)。三维集成封装的优势包括:采用不同的技术(如CMOS、MEMS、SiGe、GaAs等)实现器件集成,即"混合集成",通常采用较短的垂直互连取代很长的二维互连,从而降低了系统寄生效应和功耗。因此,三维系统集成技术在性能、功能和形状等方面都具有较大的优势。近几年来,各重点大学、研发机构都在研发不同种类的低成本的集成技术。

三维立体封装是近几年发展起来的电子封装技术。从总体上看,加速三维集成技术应用于微电子系统的重要因素包括以下几个方面:

1、新应用:如超小无线传感器等;

2、性能:提高集成密度,缩短互连长度,从而提高传输速度并降低功耗;

3、系统的外形体积:缩小系统体积、降低系统重量并减少引脚数量;

4、大批量低成本生产:降低工艺成本,如采用集成封装和PCB混合使用方案;多芯片同时封装等。

基于以上考虑,大家对发光模组的组装进行如下设计:

1、驱动电路裸片与LED灯珠芯片集成在封装之内,其余电路元件集成在PCB板上;

2、PCB与集成封装放置于热沉之上;

3、PCB电路板围绕在集成封装周围便于连接。

该结构的优势在于:体积较小;主要发热元件通过封装直接与热沉接触,易于散热;不需要特别散热的元件,放置在普通PCB上。相比MCPCB,节省了成本;在需要时,可将元件设计在PCB板的背面,藏在热沉的空区域中,避免元件对出光的影响。

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