引言
多芯片混合集成技術是實現瓦級LED的重要途徑之一.由于傳統小芯片工藝成熟,集成技術簡單,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用型LED產品已經問世.其綜合光學性能可以與Lumileds公司的相應瓦數的LED產品相比.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(簡稱帽式結構)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.實驗表明,1瓦級LED的發光效率提高了80-100%,防靜電和工程化問題可以得到較好的解決.本文對新結構和初步實驗結果作簡單的介紹.
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,便于照明燈具的組合插接.
2．基板: 有三種形式,各有特點.
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、 集成成本低等優點.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.實驗表明,它好于一般市售的鋁基板.多個芯片混合集成其上,再貼在散熱支架上.硅基板最宊出的特點是便于在硅層上做防靜電集成和工程化.
2)金屬板
多個芯片以4x4陣列形式直接混合集成在金屬板上,再貼在散熱支架上.其特點是便于工程化.
3)無板
多個芯片以4x4陣列形式直接混合集成在散熱支架上. 其特點是散熱更好,效率更高,但工程化難度大.
帽式結構的實物照片:
二,礦燈專用T型支架.
結構特點是:
- 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.保持罩內原來的結構和功能,用罩上的原開關扭通斷鋰電池.
- 散熱好.
- 結構簡單.
- 互換容易.
結構示意圖及實物照片:
 
三,第三種是可作為標準化通用的瓦級LED封裝結構.
其結構特點是:
- 設計基于帽式結構光學尺寸和市售瓦級支架.
- 尺寸緊湊小巧,在散熱片上可實現任何組合.外徑約6mm,厚約2mm.
- 光學性能適中.
- 工程化相對簡單.
- 成本低.
結構示意圖及實物照片:
 
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