大功率LED多功能封装的集成技术包含哪些 先来看看!

在二极管、（英语、、电子部件中，具有两个电极的装置，仅允许电流单向流动，许多使用是应用其整流的功能。另一方面，可变电容二极管（Vicap Diode）作为电子式的可变电容器使用。二极管大部分具备的电流方向性，一般被称为“整流”功能。二极管最常见的功能是只允许电流通过一个方向（称为正向偏压），而在反向的情况下则断开（称为反向偏压）因此，二极管可以认为是电子版的止回阀。

初始真空电子二极管，它是一种能够单向传导电流的电子器件。在半导体二极管内部有PN结的两个引线端子，这样的电子器件沿着施加电压的方向具有单向电流的传导性。通常，晶体二极管是通过p型半导体和n型半导体的烧结而形成的pn结界面。在该界面的两侧形成空间电荷层，构成自建电场。在施加电压等于零的情况下，由于pn结的两侧载流子的浓度差引起的扩散电流与自建电场引起的漂移电流相等，因此成为电平衡状态。这也是通常的二极管特性。

早期二极管包括“猫须晶体”和真空管（在英国称为“热释放阀”）现在最常见的二极管大多使用硅和锗等半导体材料。

在施加正向电压的情况下，在正向特性的开始部分，正向电压小，不足以克服PN结内的电场的截止作用，正向电流几乎为零，将该部分称为死区。不能使该二极管导通的正向电压称为死电压。当正向电压大于死区电压时，克服PN结内电场，二极管正向导通，随着电压增大，电流迅速上升。在正常使用的电流范围内，接通时二极管的端电压基本保持恒定，这种电压被称为二极管的正向电压。当二极管两端的正向电压超过一定值时，内部电场迅速减弱，特性电流快速增长，二极管正向导通。称为门槛电压或阈值电压，硅管约，锗管约。硅二极管的正引导电压降是锗二极管的正引导电压降。

当施加的反向电压不超过一定范围时，通过二极管的电流是由少数载流子漂移运动引起的反向电流。由于反向电流小，二极管处于断开状态。该反向电流也称为反向饱和电流或漏极电流，二极管的反向饱和电流受温度的很大影响。一般硅管的反向电流比锗管小得多，小功率硅管的反向饱和电流为nA位，小功率锗管为μA数比例尺。当温度升高时，半导体被热激发，少数载流子增加，反饱和电流也增加。

如果超过施加反方向电压的数值，反方向电流就会急剧增大。这种现象叫做电击破坏。引起电击击穿的临界电压称为二极管反向击穿电压。在电击穿通时，二极管失去单向导电性。如果二极管没有因电击而过热，则单向导电性不一定永久破坏，去除施加电压后其性能仍能恢复，否则二极管将受损。因此，应避免在使用时施加给二极管的反电压过高。

二极管是一种具有单向导电性的二端元件，有电子二极管和晶体二极管之分，电子二极管由于灯丝的热损耗，效率低于晶体二极管，因此现在很少见到，但一般和一般的多为晶体二极管。二极管的单向导电特性在大多数电子电路中用于半导体二极管，在许多电路中起着重要的作用，是诞生的最初的半导体装置之一，其应用也非常广泛。

二极管的管压降：硅二极管（非发光型）正向管压降、锗管正向管压降，发光二极管正向管压降根据不同的发光颜色而不同。主要有三种颜色，具体压降参考值如下：红色发光二极管压降为黄色发光二极管压降为—，绿色发光二极管压降为—，正常发光时额定电流约为20mA。

二极管的电压和电流不是线性关系，所以在并联不同二极管时必须连接适当的电阻。

与PN结类似，二极管具有单向导电性。硅二极管的典型伏安法

特性曲线（图）向二极管施加正向电压，当电压值小时，电流极小，当电压超过V时，电流开始呈指数规律增加，通常称为二极管的导通电压。当电压达到约时，二极管完全导通，通常将该电压称为二极管的导通电压，用符号UD表示。

对于锗二极管，导通电压为V，导通电压UD为约。向二极管施加反向电压，电压值小时电流极小，其电流值为反向饱和电流IS。当反向电压超过某个值时，电流开始急剧增大，称为反向击穿，将该电压称为二极管的反向击穿电压，用符号UBR表示。根据二极管类型的不同，击穿电压UBR值有很大的不同，从数十伏变化到数千伏。

逆破坏根据机制分为支那破坏和雪崩破坏两种情况。在高掺杂浓度情况下，由于势垒区域的宽度小，因此如果反向电压大，则势垒区域内的共价键结构被破坏，原子价电子从共价键结合键结合键结合键结合键结合键结合键脱离，产生电子-空穴对，电流有时急剧增大这种破坏称为支那破坏。掺杂浓度低，势垒区宽度宽，不易发生齐纳击穿。

另一种破坏是雪崩破坏。当反向电压增加到大值时，施加的电场加速电子漂移速度，从而与共价键中的价电子碰撞，使价电子与共价键碰撞，产生新的电子-空穴对。新产生的电子-空穴被电场加速后，与其他价电子碰撞，载流子雪崩式增加，电流急剧增加。这种破坏称为雪崩破坏。在任何破坏中，如果电流没有限制，PN结可能永久损坏。

随着全球能源短缺趋势的加剧，绿色节能环保LED备受关注。世界各国都制定了本国的发展规划，我国的“十二五”规划也对LED照明的发展目标进行了明确的描述，并将LED作为“十二五”期间的重点节能项目，位于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，从芯片生产到灯具市场，形成了一条比较完善的产业链。但是，对于以往的LED照明，从芯片、封装、电路基板到应用，各阶段相对独立。不同地点的照明需求对LED封装提出了各种新的要求。如何在模块内集成多种技术，通过系统封装的方式使LED模块封装小型化、多功能化、智能化成为我们需要探索的问题。从技术角度看，LED是一种半导体器件，很容易与其他半导体相关技术结合，开发出具有更高附加值的产品，开拓出新的、传统照明无法触及的市场。LED多功能系统的三维封装可以将光源、有源、无源电子器件、传感器等元件集成到单一微型化系统中，具有市场潜力。

目前市场上存在几种简单的LED集成封装产品，但集成度低，无法满足未来LED发光模块对产品的需求。芯片模块光源的发展趋势体现了照明市场对技术发展的要求：手机产品需要集成度高的光源，在商业照明、道路照明、特殊照明、闪光灯等领域，有集成的大应用市场。与封装级模块相比，芯片级模块体积小，节省空间，也节约封装成本，光源集成度高，便于二次光学设计。

三维立体封装是近年来发展起来的电子封装技术。总体来看，加快三维集成技术应用于微电子系统的关键因素包括以下几个方面：

1.系统外形体积：缩小系统体积，减少系统重量，减少销数

2.性能：提高集成密度，缩短互连长度，从而提高传输速率，降低功耗

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

目前有多种先进的系统集成方法，主要包括封装上的封装堆叠技术，PCB（引线接合和倒装芯片）上的芯片堆叠具有嵌入式器件的堆叠柔性功能层具有或没有嵌入式电子部件的高级印刷电路板（PCB）堆叠、晶片级芯片集成、基于硅通孔（TSV）的垂直集成（VSI）三维集成封装的优点包括：采用不同技术（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较长的二维互连，从而降低系统寄生效应和功耗。因此，三维系统集成技术在性能、功能、形状等方面具有很大的优势。近年来，各重点大学、研发机构研发不同种类的低成本集成技术。

半导体照明联合创新国家重点实验室对集成封装也进行了系统的研究。关于LED筒灯，计划通过开发晶片级的安装技术，将驱动元件的一部分组装到同一封装中。其中，LED和线性恒流驱动电路所需的基板是发热的主要因素，同时比较小型，容易集成，但主要发热因素需要考虑散热设计。其他零件体积大，不易集成。电感、采样电阻、快速恢复二极管等虽然会产生一定的热量，但不需要特别的散热结构。

从以上考虑，我们设计了如下发光模块的组装。

1.驱动电路板和LED芯片集成在封装中，其余电路元件集成在PCB板上。

这种结构的优点是体积小，主要发热元件通过封装直接与热沉接触，容易散热。不需要特别放热的元件，放置在通常的PCB上。与MCPCB相比，节省成本；如有必要，可将元件设计在PCB板背面，隐藏在热沉的空域中，避免对元件出光的影响。