浅谈各种电子封装工艺技术
电子封装主要涉及光、热、电、结构与工艺等方面。这些因素彼此既相互独立,又相互影响。其中,光是LED电子封装的目的,热是关键,电、结构与工艺是手段,而性能是电子封装水平的具体体现。从工艺兼容性及降低生产成本而言,电子封装设计应与芯片设计同时进行,即芯片设计时就应该考虑到电子封装结构和工艺。否则,等芯片制造完成后,可能由于电子封装的需要对芯片结构进行调整,从而延长了电子产品研发周期和工艺成本,有时甚至不可能。
具体而言,电子封装的关键技术有下列几个。
(一)低热阻电子封装工艺
对于现有的光效水平而言,由于输入电能的80%左右转变成为热量,且芯片面积小,因此,芯片散热是电子封装必须解决的关键问题。主要包括芯片布置、电子封装材料选择(基板材料、热界面材料)与工艺、热沉设计等。
电子封装热阻主要包括材料(散热基板和热沉结构)内部热阻和界面热阻。散热基板的作用就是吸收芯片产生的热量,并传导到热沉上,实现与外界的热交换。常用的散热基板材料包括硅、金属(如铝,铜)、陶瓷(如,AlN,SiC)和复合材料等。
研究表明,电子封装界面对热阻影响也很大,如果不能正确处理界面,就难以获得良好的散热效果。因此,芯片和散热基板间的热界面材料(TIM)选择十分重要。采用低温或共晶焊料、焊膏或者内掺纳米颗粒的导电胶作为热界面材料,可大大降低界面热阻。
(二)高取光率电子封装结构与工艺
在使用过程中,辐射复合产生的光子在向外发射时产生的损失,主要包括三个方面:芯片内部结构缺陷以及材料的吸收;光子在出射界面由于折射率差引起的反射损失;以及由于入射角大于全反射临界角而引起的全反射损失。因此,很多光线无法从芯片中出射到外部。通过在芯片表面涂覆一层折射率相对较高的透明胶层(灌封胶),由于该胶层处于芯片和空气之间,从而有效减少了光子在界面的损失,提高了取光效率。此外,灌封胶的作用还包括对芯片进行机械保护,应力释放,并作为一种光导结构。因此,要求其透光率高,折射率高,热稳定性好,流动性好,易于喷涂。为提高电子封装的可靠性,还要求灌封胶具有低吸湿性、低应力、耐老化等特性。
目前常用的灌封胶包括环氧树脂和硅胶。硅胶由于具有透光率高,折射率大,热稳定性好,应力小,吸湿性低等特点,明显优于环....
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