深圳市邁科光電有限公司（以下簡(jiǎn)稱“邁科光電”）是一家集光源封裝產(chǎn)品的研發(fā)，制造，銷售和服務(wù)于一體的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)。主要致力于高端非標(biāo)半導(dǎo)體固態(tài)光源（LED、VCSEL）生產(chǎn)，提供客戶高品質(zhì)、定制化、個(gè)性化的封裝產(chǎn)品，產(chǎn)品廣泛運(yùn)用于手機(jī)，生物醫(yī)療，安防監(jiān)控，POS機(jī)，PD，車機(jī)工控等便攜式數(shù)碼產(chǎn)品。
12月26日，邁科光電研發(fā)總監(jiān)王森在VCSEL大會(huì)暨手機(jī)產(chǎn)業(yè)資源精準(zhǔn)對(duì)接會(huì)、全球首屆VCSEL應(yīng)用大會(huì)上主題演講《VCSEL封裝工藝技術(shù)解析》中談到，VCSEL是機(jī)器視覺里面最明亮的眼睛之一。而要把VCSEL用在消費(fèi)類電子以及手機(jī)上，就會(huì)不免與LED進(jìn)行對(duì)比，那么，它們兩個(gè)有什么區(qū)別呢？
邁科光電研發(fā)總監(jiān)王森
“目前我們LED的PCE(即光電轉(zhuǎn)化效率)已經(jīng)達(dá)到了理論的極限值，大概是32%的光電轉(zhuǎn)化效率。而VCSEL在這方面的表現(xiàn)尤為突出，目前我們的各大芯片廠商都已經(jīng)能夠生產(chǎn)達(dá)到38%、40%甚至42%的光電轉(zhuǎn)化效率的VCSEL芯片，但是即便如此，在未來(lái)VCSEL達(dá)到50%的光電轉(zhuǎn)化效率，仍然有50%的電能轉(zhuǎn)化成不需要的熱能。”王森說(shuō)道。因此，如何在封裝端解決散熱問題尤其重要。
隨后，王森為現(xiàn)場(chǎng)嘉賓們?cè)敿?xì)解析了VCSEL TOF封裝工藝，熱底座結(jié)構(gòu)、封裝材料及工藝選擇。“邁科光電的VCSEL（TOF）封裝結(jié)構(gòu)，從上到下，分別是透鏡、框體支架、芯片和底部陶瓷基座。
封裝方式外觀來(lái)看特別簡(jiǎn)單，就是從底往上的過程，分別是固晶、焊線、壓模、組裝到后端的測(cè)試。當(dāng)通電的時(shí)候，VCSEL芯片會(huì)發(fā)熱，熱量會(huì)通過焊接層，主要由底部的陶瓷基座進(jìn)行吸收及散熱。
所以在基座的選材上邁科光電選擇了導(dǎo)熱系數(shù)更高的氮化鋁陶瓷，王森解釋，同為陶瓷基座，氮化鋁的導(dǎo)熱系數(shù)是氧化鋁的5到6倍。”
王森表示，為了保證整體的框架穩(wěn)定性，邁科光電采用了高分子環(huán)氧的塑封支架，這樣的材料能夠抵抗280℃回流焊的溫度，光源通電時(shí)也可以在180℃到220℃正常工作。因?yàn)閂CSEL不同于LED，它上面有Diffuser（衍射器）不需要進(jìn)行二次光學(xué)的整合。所以為了保證結(jié)構(gòu)以及芯片與衍射器之間的穩(wěn)定性，借助于高分子環(huán)氧材料在高溫時(shí)候的低蠕變現(xiàn)象，可以保證高溫下VCSEL（TOF）光源的整體結(jié)構(gòu)完整性和穩(wěn)定性。
與此同時(shí)，王森對(duì)比了銀膠工藝和共晶工藝。目前金錫共晶工藝的焊接層厚度能控制在0.025到0.1mm之間。關(guān)于這兩種工藝的導(dǎo)熱效果，邁科光電在同樣的PCB板上采取一個(gè)2.5毫米和一個(gè)5毫米的點(diǎn)，在光源點(diǎn)亮的時(shí)候進(jìn)行溫度對(duì)比。
在5毫米的點(diǎn)溫度相差不多的情況下，芯片內(nèi)部的溫度大概相差4到5度。所以共晶工藝有更良好的導(dǎo)熱率，與此同時(shí)，芯片溫度越低，PCE能夠越高，表現(xiàn)的光功率特性也越好。
王森表示，從焊接工藝的角度，焊接層導(dǎo)熱率的高低會(huì)對(duì)VCSEL芯片的PCE造成影響，另一方面，焊接層的平整性對(duì)封裝成品特性也會(huì)造成一定的影響。其認(rèn)為，一旦焊接層出現(xiàn)偏斜的話，可能導(dǎo)致光斑在目標(biāo)區(qū)域發(fā)生偏移，從而導(dǎo)致建模的缺失。即便算法公司和模具廠商可以去修進(jìn)這種誤差，但是產(chǎn)品一致性差是非常嚴(yán)重的質(zhì)量問題。所以在封裝端控制芯片的平整度可以大幅度提高產(chǎn)品的一致性及良率。
01月07日 18:14
