母板直接附着芯片的照明系统设计优化

2023-06-15 历史故事版权反馈

【摘要】：事实上芯片直接附在母板上，这样做的目的是：1）将互连芯片直接附于母板可以减小照明系统的尺寸；2）能够设计出基于阵列或其他特定图案的紧凑型照明系统；3）通过限制器件的热阻来降低总热阻。事实上，在这些末端应用中，散热需求和芯片与基片间的CTE失配会成为关键性问题。

5.2.6.1 板上芯片技术

这种封装工艺介于5.1节定义的1级和2级之间。事实上芯片直接附在母板上，这样做的目的是：

1）将互连芯片直接附于母板可以减小照明系统的尺寸；

2）能够设计出基于阵列或其他特定图案的紧凑型照明系统；

3）通过限制器件的热阻来降低总热阻。

母板通常由下列各种基片制成：

1）聚合物：最著名的一种是玻璃纤维增强树脂（或FR4）。

2）金属：这类基片被称为IMS（绝缘金属基片）或MCPCB（金属基印制电路板），由覆了一层薄聚合物电隔离层（聚酰亚胺、苯并环丁烯等）的金属基（通常为Kovar和Invar制作的低CTE材料）、铝合金、甚至铜（取决于要耗散的功率）制成；通常隔离层填充了无机微粒以增加热导率并降低CTE；最后，用铜线网络实现与芯片的连接。

3）陶瓷：这些基片为前面介绍的DBC基片。

聚合物基片用于普通的低成本、中等发光功率的应用场合，而金属和陶瓷基片用于使用大功率LED的高发光功率场合，例如汽车或普通照明工业。事实上，在这些末端应用中，散热需求和芯片与基片间的CTE失配会成为关键性问题。

5.2.6.2 硅封装

除以上封装外，还有多种其他封装方法。其中一种是用于微型机电系统（MEMS）中的硅载体（见图5-10），它采用常规的硅加工方法制作，由Hymite提出[HYM 07]。

许多载体用腔体各向异性蚀刻的方法集中制造于一个公共的硅晶片（2）上，以供芯片（1）的放置，并作为磷光体和密封材料（6）的容器。在上图中，芯片在硅腔中用倒装芯片（3）法连接，而横向和垂直LED结构使用金丝连接。芯片和SMT器件背面的连接是通过金属过孔（4）获得的。凸块（5）用于将LED焊接于母板上。载体的顶部为简单的透明保护盖或透镜（7），起到保护器件的作用。利用了硅合适的热导率和集合性的制造工艺是这种封装的优点。出于改善光提取的目的，容器的边缘可镀上金属。主光学系统可用蒙塑聚合物材料在晶片级集中实现。

图5-10 LED硅载体[HYM 07、MUR 07]

母板直接附着芯片的照明系统设计优化

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