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大功率LED封装技术及发展趋势(五)

  大功率LED封装的关键技术——雅格 

 系统封装式(SiP)LED封装

       SiPSystem in Package)是近几年来为适应整机的便携式发展和系统小型化的要求,在系统芯片System on ChipSOC)基础上发展起来的一种新型封装集成方式。对SiPLED而言,不仅可以在一个封装内组装多个发光芯片,还可以将各种不同类型的器件(如电源、控制电路、光学微结构、传感器等)集成在一起,构建成一个更为复杂的、完整的系统。同其他封装结构相比,SiP具有工艺兼容性好(可利用已有的电子封装材料和工艺),集成度高,成本低,可提供更多新功能,易于分块测试,开发周期短等优点。按照技术类型不同,SiP可分为四种:芯片层叠型,模组型,MCM型和三维(3D)封装型。

  目前,高亮度LED器件要代替白炽灯以及高压汞灯,必须提高总的光通量,或者说可以利用的光通量。而光通量的增加可以通过提高集成度、加大电流密度、使用大尺寸芯片等措施来实现。而这些都会增加LED的功率密度,如散热不良,将导致LED芯片的结温升高,从而直接影响LED器件的性能(如发光效率降低、出射光发生红移,寿命降低等)。多芯片阵列封装是目前获得高光通量的一个最可行的方案,但是LED阵列封装的密度受限于价格、可用的空间、电气连接,特别是散热等问题。由于发光芯片的高密度集成,散热基板上的温度很高,必须采用有效的热沉结构和合适的封装工艺。常用的热沉结构分为被动和主动散热。被动散热一般选用具有高肋化系数的翅片,通过翅片和空气间的自然对流将热量耗散到环境中。该方案结构简单,可靠性高,但由于自然对流换热系数较低,只适合于功率密度较低,集成度不高的情况。对于大功率LED封装,则必须采用主动散热,如翅片+风扇、热管、液体强迫对流、微通道致冷、相变致冷等。

  在系统集成方面,台湾新强光电公司采用系统封装技术(SiP), 并通过翅片+热管的方式搭配高效能散热模块,研制出了72W80W的高亮度白光LED光源,如图5a)。由于封装热阻较低(4.38/W),当环境温度为25时,LED结温控制在60以下,从而确保了LED的使用寿命和良好的发光性能。而华中科技大学则采用COB封装和微喷主动散热技术,封装出了220W1500W的超大功率LED白光光源,如图5b)。

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