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小出光面更容易匹配二次光學(xué),得到更高的中心光強(qiáng),致使小封裝高功率密度LED趨勢來襲。高功率密度對封裝基板/封裝工藝/芯片/應(yīng)用端的導(dǎo)熱散熱提出極高要求,小出光面LED大體為2類:SMD和COB面光源。
在此需要解釋一下,COB是chips on board的簡稱,高功率密度的SMD光源其實(shí)都是COB封裝。(小歷史:今天的COB在其出世時(shí)昵稱是叫面光源,但在廣州市科信局組織的一次學(xué)界交流中,主講人特別提到面光源區(qū)別于當(dāng)時(shí)流行的封裝技術(shù),用的是COB封裝?;蛟SCOB特征明顯又容易上口,由此流行開來)。
關(guān)于小出光面高光通密度趨勢下的封裝基板
高光通密度SMD基板可能的流行尺寸3535/5050/7070/9090
CREE高光通密度SMD之基板功率密度
由表格,SMD基板單位平方厘米的功率密度達(dá)到24W/cm2以上
小出光面高光通密度COB
COB基板的功率密度達(dá)到6W/cm2以上,Cree的2590更是達(dá)到14.5W/cm2;
由表格及報(bào)道,小出光面高光通各廠家的LES大體一致,為6mm/8.5mm-9mm/11mm-12mm/13mm-14mm/19mm。出光面功率密度在28-40W/cm2之間,比普通COB的功率密度高1倍以上;
大膽預(yù)測,未來10W以下級(jí)別的COB面光源市場將會(huì)被SMD侵襲;COB面光源的功率密度也會(huì)如SMD般快速提升,畢竟單體高功率才是其優(yōu)勢。
高功率密度的封裝基板應(yīng)該滿足
1高導(dǎo)熱系數(shù)
2高出光效率
3芯片與基板的熱膨脹系數(shù)相近,避免熱應(yīng)力對芯片的損壞
4抗氧化抗硫化
5最好熱電分離,主要針對SMD。熱電分離會(huì)極大便利應(yīng)用端
6高絕緣,主要針對COB面光源,順應(yīng)高電壓小電流非隔離驅(qū)動(dòng)的趨勢
各類型的封裝基板數(shù)據(jù)
與高功率密度SMD比較,金屬基/SiC/AlN可以滿足熱流密度需求,但金屬基及SiC是導(dǎo)體,并不適合做正負(fù)極焊盤需要通孔(via)導(dǎo)通類型SMD封裝基板,AlN優(yōu)秀的導(dǎo)熱性能和絕緣性能是最適合的高功率密度封裝基板;
與高功率密度COB比較,鏡面鋁基/AL2O3/SiC/AlN均可以滿足熱流密度需求。SiC/AlN由于出光效率且成本高昂,鏡面鋁基及Al2O3陶瓷最適合做小出光面高光通COB封裝基板;
鏡面鋁和Al2O3陶瓷是COB封裝的2大主流。需要注意的是,雖然鏡面鋁的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)高于陶瓷,但其二十多的熱膨脹系數(shù)在高功率密度時(shí)必須考慮其對芯片襯底的熱應(yīng)力影響。
Al2O3陶瓷基板也有2種,一是厚膜工藝的燒結(jié)銀陶瓷基板,另一是后起之秀薄膜工藝的DPC(陶瓷直接覆銅)陶瓷基板。
DPC正裝COB基板
燒結(jié)銀正裝COB基板
燒結(jié)銀陶瓷基板和DPC陶瓷基板還是有較大差別,最大差別在于DPC基板不含銀,不會(huì)氧化和硫化,光通維持率遠(yuǎn)好于燒結(jié)銀基板;封裝焊線拉力好于燒結(jié)銀基板;由于焊錫對銀有很好的親和力,銀焊盤焊接時(shí)烙鐵停留時(shí)間稍長極有可能銀被焊錫吸附而掉焊盤,而DPC焊盤可焊性遠(yuǎn)遠(yuǎn)要好,DPC基板的不足是初始光效不如燒結(jié)銀基板,成本也略高。
DPC實(shí)現(xiàn)通附著力,工藝不同結(jié)果差別較大,工藝得當(dāng),附著力力會(huì)非常強(qiáng)。
如圖為拉力測試,可以看到陶瓷都拉起來
裸露在空氣中一個(gè)月對比,燒結(jié)銀基板已嚴(yán)重氧化
DPC線路使用的是薄膜制程,可以做到非常精細(xì),適合用于倒裝芯片的封裝基板。
DPC的精細(xì)線間距75um
DPC倒裝COB基板
未來,倒裝封裝的COB或垂直結(jié)構(gòu)芯片封裝的COB會(huì)更加適合高光通小出光面的COB光源!
DPC的精彩應(yīng)用:
厚銅高功率封裝基板