大功率LED封装散热技术研究

LED被称为第四代照明光源或者绿色光源,广泛地应用于手机闪光灯、大中尺寸显示器光源模块以及特殊用途照明系统,并将被扩展至一般照明系统设备.由于LED结温的高低直接影响到LED的出光效率、器件寿命、发光波长和可靠性等,因此如何提高散热能力是大功率LED实现产业化亟待解决的关键技术之一.介绍并分析了国内外大功率LED散热封装技术的研究现状,总结了其发展趋势并提出减少内部热沉的热阻可能是今后的发展方向.     

大功率LED用封装基板研究进展

LED被称为第四代照明光源及绿色光源,近几年来该产业发展迅猛.由于LED结温的高低直接影响到LED的出光效率、器件寿命和可靠性等,因此散热问题已经成为大功率LED产业发展的瓶颈.文章阐述了大功率LED基板的封装结构和散热封装技术的发展状况,从基板的结构特点、导热性能及封装应用等方面分别介绍了金属芯印刷电路基板、覆铜陶瓷...     

大功率白光LED封装技术的研究

详细分析了照明用大功率LED的封装技术,在大量实验的基础上,提出了一些具体的解决方案,设计了独特的封装结构.介绍了在色度稳定性与均匀性、改善散热条件等方面所作的探索,并对LED驱动电流和发光色温的关系进行了讨论.     

大功率白光LED封装技术可靠性研究

首先介绍了大功率白光LED封装的前景和其主要功能,然后对大功率白光LED封装的关键技术,包括荧光胶封装工艺、外封胶选取、大尺寸晶片封装、可靠性测试与评估方面做了阐述。并对光斑改善和光通量提高做了一些具体的研究。     

大功率LED封装的散热分析

建立大功率LED的三维封装模型, 利用有限元方法对LED的温度场分布进行模拟计算, 通过改变LED封装的相关参数, 分析得到了键合材料和基板厚度等对LED封装散热的影响, 这一设计方法对优化LED的封装具有一定的指导意义。     

LED封装中的散热研究

文章论述了大功率LED封装中的散热问题,说明它对器件的输出功率和寿命有很大的影响,分析了小功率、大功率LED模块的封装中的散热对光效和寿命的影响。对封装及应用而言,增强它的散热能力是关键技术,指出对大功率LED和LED模块散热设计很重要,因为大功率白光LED的光效和寿命取决于其散热。目前大功率LED的重点是提高散热能力,说明封装结构和封装材料在提高大功率LED散热中的影响,LED模块的散热是未来的重点。通过选用高热导率材料可以使温度得到显著控制,重点论述了封装的关键技术,最后指出了未来LED封装技术的发展趋势。     

大功率LED低热阻封装技术进展

散热是大功率LED封装的关键技术之一,散热不良将严重影响LED器件的出光效率、亮度和可靠性。影响LED器件散热的因素很多,包括芯片结构、封装材料(热界面材料和散热基板)、封装结构与工艺等。文章具体分析了影响大功率LED热阻的各个因素,指出LED散热是一个系统概念,需要综合考虑各个环节的热阻,单纯降低某一热阻无法有效解决LED的散热难题。文中还对国内外降低LED热阻的最新技术进行了介绍。     

大功率白光LED封装结构和封装基板

随着LED在照明领域的不断发展,功率和亮度不断提高,尤其是大功率白光LED的出现,热问题成为制约LED进一步发展的关键问题。介绍了大功率白光LED引脚式封装、表面贴装式(SMT)、板上芯片直装式(COB)和系统封装式(SiP)封装结构和金属、金属基复合以及陶瓷封装材料。重点阐述了金属芯印刷电路板(MCPCB)、金属基复合材料板以及陶瓷基板(如厚膜陶瓷基板、薄膜陶瓷基板、低温共烧陶瓷基板)等应用于大功率白光LED的封装基板,对各个基板的特点和散热能力进行了分析和对比。最后对大功率白光LED封装结构和封装基板的发展趋势进行了展望。     

一种通用低成本大功率高亮度LED封装技术

提出了一种热传导高、热膨胀匹配良好、低成本、大功率、高亮度LED封装技术。该技术采用光电子与微电子技术相结合，利用背面出光的LED芯片，倒装焊接在有双向浪涌和静电保护电路的硅基板上。由于在封装中引入了热膨胀过渡层，在保证良好热膨胀匹配的同时，热阻增加少。采用该封装技术封装的白光LED，发光稳定，光衰小，长期寿命高。     

大功率白光LED封装设计与研究进展

封装设计、材料和结构的不断创新使发光二极管(LED)性能不断提高.从光学、热学、电学、机械、可靠性等方面,详细评述了大功率白光LED封装的设计和研究进展,并对封装材料和工艺进行了具体介绍.提出LED的封装设计应与芯片设计同时进行,并且需要对光、热、电、结构等性能统一考虑.在封装过程中,虽然材料(散热基板、荧光粉、灌封胶)选择很重要,但封装工艺(界面热阻、封装应力)对LED光效和可靠性影响也很大.     

具有周边硅通孔的晶圆级芯片封装有限元分析

针对外围分布着硅通孔的晶圆级芯片封装结构,利用有限元分析软件ANSYS建立全局模型与次模型,在温度循环试验规范条件下将封装体与硅通孔结构分开进行仿真与探讨。了解模型受到温度载荷所产生的热力学行为。研究发现封装体在经历温度循环试验后所产生的位移呈现圆形对称分布,结构在高温时向外翘曲,在低温时向内弯曲;重布线层在与锡球交界处会产生明显的应力集中。硅通孔结构中铜垫片越接近开孔所受应力越大;硅通孔结构的重布线层部分,应力集中在转角处以及靠近钝化保护层交界处。     

倒装大功率白光LED热场分析与测试

散热是影响大功率LED正常工作及器件寿命的关键因素,本文利用有限元法(FEM)对W级倒装大功率白光LED的空间温度场分布进行了模拟计算,结果与用自制的测试装置测量的温度分布相吻合。在此基础上,保持电流密度不变,研究芯片尽寸与结区温度的关系,计算出在当前的发光效率和封装结构条件下,由于散热条件的限制,芯片能承受的最大功率和能达到的最大尺寸。     

大功率LED的封装及其散热基板研究

从解决大功率发光二极管散热和材料热膨胀系数匹配的角度,介绍了几种典型的封装结构及金属芯线路板(MCPCB)的性能,并简要分析了其散热原理.最后介绍了等离子微弧氧化(MAO)工艺制作的铝芯金属线路板,低成本、低热阻、性能稳定、便于加工和进行多样结构的封装是其突出优点.对采用MAO工艺的MCPCB基板封装的瓦级单芯片LED进行了热场的有限元模拟,结果显示其热阻约为10 K/W;当微弧氧化膜热导率由2 W·m-1·K-1升高到5 W·m-1·K-1时,热阻将降至6 K/W.     

基于热电耦合激励的TSV三维封装内部缺陷识别方法研究

由于硅通孔互连(Through Silicon Via,TSV)三维封装内部缺陷深藏于器件及封装内部,采用常规方法很难检测.然而TSV三维封装缺陷在热-电激励的情况下可表现出规则性的外在特征,因此可以通过识别这些外在特征达到对TSV三维封装内部缺陷进行检测的目的 .文章利用理论与有限元仿真相结合,对比了正常TSV与典型缺陷TSV的温度分布,发现了可供缺陷识别的显著差异.分析结果表明,在三种典型缺陷中,含缝隙TSV与正常TSV温度分布差异最小;其次为底部空洞TSV,差异最大的为填充缺失TSV.由此可知,通过检测热-电耦合激励下的TSV封装外部温度特征,可实现TSV三维封装互连结构内部缺陷诊断与定位.     

大功率发光二极管的热管理及其散热设计

对大功率发光二极管的散热路径及其相应的热阻进行了分析和计算。利用商业计算流体力学软件对大功率发光二极管进行热流分析及散热优化设计。理论计算结果表明,PN结到环境之间的总热阻为28.67℃/W;当LED耗散功率为1 W、环境温度为25℃时,结温为53.67℃。模拟结果显示,在同样工作条件下,大功率发光二极管的结温为54.85℃,与理论计算结果相吻合。当散热面积达到一定值时,散热效果基本不变。因此,从降低产品成本出发,散热器的面积有一限值范围。当散热器的鳍片垂直向左时,空气流体流向上无阻碍,其散热效果最好,结温最低。     

Fabrication of High-power White LEDs and White Light Uniformity Testing

As the blue and yellow lights are complementary colors, a blue InGaN LED chip is coated hy a yellow phosphor film to generate white light based on luminescence conversion mechanism. The emitted light of a blue LED is used as the primary source for exciting fluorescent material such as cerium doped yttrium aluminum garnet with the formula Y3Al2O12 ： Ce^3＋ （in short： YAG ： Ce^3＋ ）. The matching of the spectrum of the blue LED chips and the YAG ： Ce^3＋ yellow phosphor is studied to improve the conversion efficiency. The packaging methods and manufacturing processes for high power single chip-white LEDs are introduced. The uniformity of the output white light is investigated. Based on the characteristics of the high power white LEDs, some approaches and processes are suggested to improve the light uniformity when they are fabricated. The effectiveness of those approaches on the improvement of LEDs is discussed in detail and some interesting conclusions are also presented.     

TSV 的电磁-热-结构耦合分析研究

基于三场的控制方程建立了电磁场、热场及结构场耦合分析的数学模型,推导出其等效积分“弱”解形式,研究了 TSV（Through Silicon Via,硅通孔技术）电磁-热-结构的多物理场耦合效应,分析了高斯脉冲加载条件下TSV 的温度和等效应力分布情况。仿真结果表明,在考虑三场耦合的情况下得到的结果更为准确,这将有助于 TSV的设计及对其性能进行相应的预测。     

基于多种添加剂的TSV镀铜工艺研究

穿透硅通孔技术(TSV)是3D集成电路中芯片实现互连的一种新的技术解决方案,是半导体集成电路产业迈向3D封装时代的关键技术。在TSV制作主要工艺流程中,电镀铜填充是其中重要的一环。基于COMSOL Multiphysics平台,建立了考虑加速剂和抑制剂作用的硅通孔电镀铜仿真模型,仿真研究得到了基于硫酸铜工艺的最优电镀药水配方,并实验验证了该配方的准确性。     

硅基热沉大功率LED封装阵列散热分析

为求解硅基热沉大功率LED封装阵列在典型工作模式下的热传导情况,采用Solidworks建立了2×2封装阵列的三维模型,模拟了其温度场分布,同时结合传热学基本原理分析计算了模型各部分的温度值,并对实际工艺制备出的封装器件的结温进行了测量。结果表明,理论计算值与热仿真结果基本一致,测量值也能很好地与理论计算值相吻合。