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基于MEMS的LED芯片封装光学特性分析

2014-08-15 00:50
孤身万里游
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  本文提出了一种基于MEMS的LED芯片封装技术,利用体硅工艺在硅基上形成的凹槽作为封装led芯片的反射腔。分析了反射腔对LED的发光强度和光束性能的影响,分析结果表明该反射腔可以提高芯片的发光效率和光束性能;讨论了反射腔的结构参数与芯片发光效率之间的关系。最后设计r封装的工艺流程。利用该封装结构可以降低芯片的封装尺,提高器件的发光效率和散热特性。

图1 LED T1或T1—3/4

  经过几十年的发展,LED性能已经得到了极大的进步,由于它具有发光效率高,体积小,寿命长等优点,将成为新一代照明光源,被人们公认为是继白炽灯之后照明领域的又一次重大革命。目前LED已经在照明、装饰、显示和汽车等诸多领域得到了广泛的应用,而其应用前景和应用领域还在被不断的开发和扩展。在LED的产业链中,封装是十分重要的一个部分,它决定着LED芯片的光、热、寿命和二次配光等特性。LED最初的封装形式主要是如图1的T1和T1—3/4。随着芯片发光功率的提高,以及应用领域的扩大,其原有的封装结构无论是在散热,还是在集成度上都不再挠满足LED不断发展的需要。伴随着电子封装技术的不断发展,表面贴装(SMT)封装技术开始成为LED封装技术的主流,基于SMT技术封装的器件称为SMD,表面贴装的SMD—LED在集成度、散热性和可靠性E都比以前的封装结构有很大的提高。

                                (a)基于导线架的LED封装                   (b)LED芯片贴PEB板

图2 SMD—LED

  目前基于SMT的LED封装主要用导线架(leadfame)和模塑料(mouldingcompound)形成的结构作为芯片的封装基体,导线架起热传导和电极引线的作用:而模塑料作为支撑结构,其结构如图2(a)所示。由于这种结构比较复杂,限制了它不能做得很小。因此对更小尺寸的封装(如、SMD0603,SMl30402),通常是将LED芯片直接贴装在PEB板上.如图2(b)。由于这种结构没有反射腔,其发光效率很低;该结构存在的另一个问题是PCB的导热性能很差,例如FR4的导热系数只有0.3W/k。这将会限制高亮度LED的工作功率。而随着电子产品集成度的不断提高,对小尺寸LED的封装产晶需要越来越大。因此本文提出了一种结合MEMS工艺的硅基LEO芯片封装技术。它具有封装尺寸小的优点,同时解决了直接将芯片贴装在PEB上而引起的发光效率低、热阻高的缺点。文章首先讨论了反射腔对LED芯片发光效率的影响,对反射腔的结构参数与LED发光效率之问的关系进行了详细的分析,最后设计了封装工艺流程。

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