大功率LED多功能封装集成技术

随着全球能源短缺趋势日益加剧，绿色节能环保的LED备受瞩目。世界各国都制订了本国LED照明发展计划，我国“十二五”规划也对LED照明发展目标进行了明确描述，并将LED列为“十二五”期间重点节能工程，位列国家七大战略性新兴产业中的节能环保产业和新材料产业。

随着LED照明产业的发展，从LED芯片的生产到灯具市场，已经形成了一条相对完善的产业链。但对于传统的LED照明，从芯片、封装、电路板一直到应用，各个环节都相对独立。不同场所的照明需求，对LED的封装提出了各种新的要求。如何在模组内集成多种技术，并通过系统封装的方式使LED模组封装趋于小型化、多功能化、智能化成为了我们需要探索的问题。从技术的角度来看，LED是一种半导体器件，容易与其他半导体相关技术相结合而发展出具有更高附加值的产品，开拓出全新的、传统照明无法触及的市场。LED多功能系统三维封装能够整合光源、有源、无源电子器件、传感器等元件，并将他们集成于单一微小化的系统之中，是极具市场潜力的一项新技术。

LED多功能封装集成技术

目前市场上存在一些简单的LED集成封装产品，但是集成度较低，不能满足未来LED发光模组对LED封装产品的需要。芯片模组光源的发展趋势体现了照明市场对技术发展的要求：便携式产品需要集成度更高的光源;在商业照明、道路照明、特种照明、闪光灯等领域，集成的LED光源有很大的应用市场。与封装级模组相比，芯片级模组体积较小，节省空间，也节省了封装成本，并且由于光源集成度高，便于二次光学设计。

三维立体封装是近几年发展起来的电子封装技术。从总体上看，加速三维集成技术应用于微电子系统的重要因素包括以下几个方面：

1.系统的外形体积：缩小系统体积、降低系统重量并减少引脚数量;

2.性能：提高集成密度，缩短互连长度，从而提高传输速度并降低功耗;

3.大批量低成本生产：降低工艺成本，如采用集成封装和PCB混合使用方案;多芯片同时封装等;

4.新应用：如超小无线传感器等;

目前有多种不同的先进系统集成方法，主要包括：封装上的封装堆叠技术;PCB(引线键合和倒装芯片)上的芯片堆叠，具有嵌入式器件的堆叠式柔性功能层;有或无嵌入式电子器件的高级印制电路板(PCB)堆叠;晶圆级芯片集成;基于穿硅通孔(TSV)的垂直系统集成(VSI)。三维集成封装的优势包括：采用不同的技术(如CMOS、MEMS、SiGe、GaAs等)实现器件集成，即“混合集成”，通常采用较短的垂直互连取代很长的二维互连，从而降低了系统寄生效应和功耗。因此，三维系统集成技术在性能、功能和形状等方面都具有较大的优势。近几年来，各重点大学、研发机构都在研发不同种类的低成本的集成技术。

半导体照明联合创新国家重点实验室针对LED系统集成封装也进行了系统的研究。该研究针对LED筒灯，通过开发圆片级的封装技术，计划将部分驱动元件与LED芯片集成到同一封装内。其中，LED与线性恒流驱动电路所需的裸片是电路发热的主要元件，同时体积比较小，易于集成，但由于主要发热元件需要考虑散热设计。其他元件体积较大，不易于集成。电感、取样电阻与快速恢复二极管等，虽说也有一定的热量产生，但不需要特殊的散热结构。

基于以上考虑，我们对发光模组的组装进行如下设计：

1.驱动电路裸片与LED芯片集成在封装之内，其余电路元件集成在PCB板上;

2.PCB电路板围绕在集成封装周围便于连接;

3.PCB与集成封装放置于热沉之上;

该结构的优势在于：体积较小;主要发热元件通过封装直接与热沉接触，易于散热;不需要特别散热的元件，放置在普通PCB上。相比MCPCB，节省了成本;在需要时，可将元件设计在PCB板的背面，藏在热沉的空区域中，避免元件对出光的影响。