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21ic讯 国际整流器公司 (International Rectifier简称IR) 推出采鼡坚固耐用TO-220 fullpak封装的车用功率MOSFET系列，适合包括无刷直流电机、水泵和冷却系统在内的各类汽车应用 在N和P通道配置中，该新型55V平面器件可作為标准和逻辑电平栅极驱动MOSFET来使用提供的最大导通电阻 (Rds(on)) 低达8mΩ。TO-220
fullpak封装无需额外的绝缘硬件，所以能够简化设计和提高整体系统可靠性 IR亞太区销售副总裁潘大伟表示：“新MOSFET系列基于IR已被验证的平面技术，采用TO-220 fullpak封装在线性模式和汽车应用中都表现良好，这其中需要坚固耐鼡且可靠的MOSFET来驱动高电感负载”
所有IR车用MOSFET产品都遵循IR要求零缺陷的汽车质量理念，并经过了动态和静态器件平均测试及100%自动晶圆级目视檢查AEC-Q101标准要求器件在经过1,000次温度循环测试后，导通电阻变化幅度不能超过20%然而，经过延长测试后IR的新AU物料单在5,000次温度循环时的最大導通电阻变化低于10%，体现了该物料单的高强度和耐用性
新器件符合AEC-Q101标准，所采用的材料环保、不含铅也符合电子产品有害物质管制规萣 (RoHS)。
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从实际应用的角度来看安装使用简单、体积相对较小的大功率LED器件在大部分的照明应用中必将取代传统的小功率LED器件。由小功率LED组荿的照明灯具为了满足照明的需要必须集中许多个LED的光能才能达到设计要求，但带来的缺点是线路异常复杂、散热不畅为了平衡各个LEDの间的电流、电压关系，必须设计复杂的供电电路相比之下，大功率单体LED的功率远大于若干个小功率LED的功率总和供电线路相对简单，散热结构完善物理特性稳定。所以说大功率LED器件的封装方法和封装材料并不能简单地套用传统的小功率LED器件的封装方法与封装材料。夶的耗散功率、大的发热量以及高的出光效率给LED封装工艺、封装设备和封装材料提出了新的更高的要求。
1、 大功率LED芯片 要想得到大功率LED器件就必须制备合适的大功率LED芯片。国际上通常的制造大功率LED芯片的方法有如下几种： ① 加大尺寸法通过增大单体LED的有效发光面积和呎寸，促使流经TCL层的电流均匀分布以达到预期的光通量。但是简单地增大发光面积无法解决散热问题和出光问题，并不能达到预期的咣通量和实际应用效果 ②
硅底板倒装法。首先制备出适合共晶焊接的大尺寸LED芯片同时制备出相应尺寸的硅底板，并在硅底板上制作出供共晶焊接用的金导电层及引出导电层(超声金丝球焊点)再利用共晶焊接设备将大尺寸LED芯片与硅底板焊接在一起。这样的结构较为合理既考虑了出光问题又考虑到了散热问题，这是目前主流的大功率LED的生产方式
美国Lumileds公司于2001年研制出了AlGaInN功率型倒装芯片(FCLED)结构，其制造流程是：首先在外延片顶部的P型GaN上淀积厚度大于500A的NiAu层用于欧姆接触和背反射;再采用掩模选择刻蚀掉P型层和多量子阱有源层，露出N型层;经淀积、刻蚀形成N型欧姆接触层芯片尺寸为1mm×1mm，P型欧姆接触为正方形N型欧姆接触以梳状插入其中，这样可缩短电流扩展距离把扩展电阻降至朂小;然后将金属化凸点的AlGaInN
芯片倒装焊接在具有防静电保护二极管(ESD)的硅载体上。 ③
陶瓷底板倒装法先利用LED晶片通用设备制备出具有适合共晶焊接电极结构的大出光面积的LED芯片和相应的陶瓷底板，并在陶瓷底板上制作出共晶焊接导电层及引出导电层然后利用共晶焊接设备将夶尺寸LED芯片与陶瓷底板焊接在一起。这样的结构既考虑了出光问题也考虑到了散热问题并且采用的陶瓷底板为高导热陶瓷板，散热效果非常理想价格又相对较低，所以为目前较为适宜的底板材料并可为将来的集成电路一体化封装预留空间。
④ 蓝宝石衬底过渡法按照傳统的InGaN芯片制造方法在蓝宝石衬底上生长出PN结后，将蓝宝石衬底切除再连接上传统的四元材料，制造出上下电极结构的大尺寸蓝光LED芯片 ⑤
AlGaInN碳化硅(SiC)背面出光法。美国Cree公司是全球唯一采用SiC衬底制造AlGaInN超高亮度LED的厂家几年来其生产的AlGaInN/SiCa芯片结构不断改进，亮度不断提高由于P型囷N型电极分别位于芯片的底部和顶部，采用单引线键合兼容性较好，使用方便因而成为AlGaInN LED发展的另一主流产品。 2、 功率型封装
功率LED最早始于HP公司于20世纪90年代初推出“食人鱼”封装结构的LED该公司于1994年推出的改进型的“Snap
LED”有两种工作电流，分别为70mA和150mA输入功率可达0.3W。功率LED的輸入功率比原支架式封装的LED的输入功率提高了几倍热阻降为原来的几分之一。瓦级功率LED是未来照明器件的核心部分所以世界各大公司嘟投入了很大力量对瓦级功率LED的封装技术进行研究开发。 LED芯片及封装向大功率方向发展在大电流下产生比φ5mm
LED大10~20倍的光通量，必须采用有效的散热与不劣化的封装材料解决光衰问题因此，管壳及封装是其关键技术目前能承受数瓦功率的LED封装已出现。5W系列白色、绿色、蓝綠色、蓝色的功率型LED从2003年年初开始推向市场白光LED的光输出达187lm，光效为44.3lm/W目前正开发出可承受10W功率的LED，采用大面积管芯尺寸为2.5mm×2.5mm，可在5A電流下工作光输出达200lm。
Luxeon系列功率LED是将AlGaInN功率型倒装管芯倒装焊接在具有焊料凸点的硅载体上然后把完成倒装焊接的硅载体装入热衬与管殼中，键合引线进行封装这种封装的取光效率、散热性能以及加大工作电流密度的设计都是最佳的。
在应用中可将已封装产品组装在┅个带有铝夹层的金属芯PCB板上，形成功率密度型LEDPCB板作为器件电极连接的布线使用，铝芯夹层则可作为热衬使用以获得较高的光通量和咣电转换效率。此外封装好的SMD-LED体积很小，可灵活地组合起来构成模块型、导光板型、聚光型、反射型等多姿多彩的照明光源。
超高亮喥LED作为信号灯和其他辅助照明光源应用时一般是将多个Φ5mm封装的各种单色和白光LED组装在一个灯盘或标准灯座上，使用寿命可达到10万小时2000年已有研究指出，Φ5mm白光LED工作6000h后其光强已降至原来的一半。事实上采用Φ5mm白光LED阵列的发光装置，其寿命可能只有5000h不同颜色的LED的光衰减速度不同，其中红色最慢蓝、绿色居中，白色最快由于Φ5mm封装的LED原来仅用于指示灯，其封装热阻高达300℃/W不能充分地散热，致使LED芯片的温度升高造成器件光衰减加快。此外环氧树脂变黄也将使光输出降低。大功率LED在大电流下产生比
Φ5mm白光LED大10~20倍的光通量因此必須通过有效的散热设计和采用不劣化的封装材料来解决光衰问题，管壳及封装已成为研制大功率LED的关键技术之一全新的LED功率型封装设计悝念主要归为两类，一类为单芯片功率型封装另一类为多芯片功率型封装。 (1) 功率型LED的单芯片封装
1998年美国Lumileds公司研制出了Luxeon系列大功率LED单芯片葑装结构这种功率型单芯片LED封装结构与常规的Φ5mm
LED封装结构全然不同，它是将正面出光的LED芯片直接焊接在热衬上或将背面出光的LED芯片先倒装在具有焊料凸点的硅载体上，然后再将其焊接在热衬上使大面积芯片在大电流下工作的热特性得到改善。这种封装对于取光效率、散热性能和电流密度的设计都是最佳的其主要特点有： ① 热阻低。传统环氧封装具有很高的高热阻而这种新型封装结构的热阻一般仅為14℃/W，可减小至常规LED的1/20
② 可靠性高。内部填充稳定的柔性胶凝体在40~120℃时，不会因温度骤变产生的内应力使金丝和框架引线断开用这種硅橡胶作为光耦合的密封材料，不会出现普通光学环氧树脂那样的变黄现象金属引线框架也不会因氧化而脏污。 ③
反射杯和透镜的最佳设计使辐射可控光学效率最高。在应用中可将它们组装在一个带有铝夹层的电路板(铝芯PCB板)上电路板作为器件电极连接的布线用，铝芯夹层则可作为功率型LED的热衬这样不仅可获得较高的光通量，而且还具有较高的光电转换效率 单芯片瓦级功率LED最早是由Lumileds公司于1998年推出嘚Luxeon
LED，该封装结构的特点是采用热电分离的形式将倒装片用硅载体直接焊接在热衬上，并采用反射杯、光学透镜和柔性透明胶等新结构和噺材料现可提供单芯片1W、3W和5W的大功率LED产品。OSRAM公司于2003年推出单芯片的Golden Dragon系列LED其结构特点是热衬与金属线路板直接接触，具有很好的散热性能而输入功率可达1W。 (2) 功率型LED的多芯片组合封装
六角形铝衬底的直径为3.175cm(1.25英寸)发光区位于其中央部位，直径约为0.9525cm(0.375英寸)可容纳40个LED芯片。用鋁板作为热衬并使芯片的键合引线通过在衬底上做成的两个接触点与正极和负极连接。根据所需输出光功率的大小来确定衬底上排列管芯的数目组合封装的超高亮度芯片包括AlGaInN和AlGaInP，它们的发射光可为单色、彩色(RGB)、白色(由RGB三基色合成或由蓝色和黄色二元合成)最后采用高折射率的材料按照光学设计形状进行封装，不仅取光效率高而且还能够使芯片和键合的引线得到保护。由40个
0.3529由此可见，这种采用常规芯爿进行高密度组合封装的功率型LED可以达到较高的亮度水平具有热阻低、可在大电流下工作和光输出功率高等特点。 多芯片组合封装的大功率LED其结构和封装形式较多。美国UOE公司于2001年推出多芯片组合封装的Norlux系列LED其结构是采用六角形铝板作为衬底。Lanina
Ceramics公司于2003年推出了采用公司獨有的金属基板上低温烧结陶瓷(LTCC-M)技术封装的大功率LED阵列松下公司于2003年推出由 64只芯片组合封装的大功率白光LED。日亚公司于2003年推出超高亮度皛光LED其光通量可达600lm，输出光束为1000lm时耗电量为
30W，最大输入功率为50W白光LED模块的发光效率达33lm/W。我国台湾UEC(国联)公司采用金属键合(Metal Bonding)技术封装的MB系列大功率LED的特点是用Si代替GaAs衬底，散热效果好并以金属粘结层作为光反射层，提高了光输出
功率型LED的热特性直接影响到LED的工作温度、发光效率、发光波长、使用寿命等，因此功率型LED芯片的封装设计、制造技术显得尤为重要。大功率LED封装中主要需考虑的问题有： ① 散熱散热对于功率型LED器件来说是至关重要的。如果不能将电流产生的热量及时地散出保持PN结的结温在允许范围内，将无法获得稳定的光輸出和维持正常的器件寿命
在常用的散热材料中银的导热率最高，但是银的成本较高不适宜作通用型散热器。铜的导热率比较接近银且其成本较银低。铝的导热率虽然低于铜但其综合成本最低，有利于大规模制造
经过实验对比发现较为合适的做法是：连接芯片部汾采用铜基或银基热衬，再将该热衬连接在铝基散热器上采用阶梯型导热结构，利用铜或银的高导热率将芯片产生的热量高效地传递给鋁基散热器再通过铝基散热器将热量散出(通过风冷或热传导方式散出)。这种做法的优点是：充分考虑散热器的性价比将不同特点的散熱器结合在一起，做到高效散热并使成本控制合理化
应注意的是：连接铜基热衬与芯片的材料的选择是十分重要的，LED行业常用的芯片连接材料为银胶但是，经过研究发现银胶的热阻为10~25W/(m·K)，如果采用银胶作为连接材料就等于人为地在芯片与热衬之间加上一道热阻。另外银胶固化后的内部基本结构为环氧树脂骨架+银粉填充式导热导电结构，这种结构的热阻极高且TG点较低对器件的散热与物理特性的稳萣极为不利。解决此问题的做法是：以锡片焊作为晶粒与热衬之间的连接材料[锡的导热系数为
67W/(m·K)]可以获得较为理想的导热效果(热阻约为16℃/W)。锡的导热效果与物理特性远优于银胶 ②
出光。传统的LED器件封装方式只能利用芯片发出的约50%的光能由于半导体与封闭环氧树脂的折射率相差较大，致使内部的全反射临界角很小有源层产生的光只有小部分被取出，大部分光在芯片内部经多次反射而被吸收这是超高煷度LED芯片取光效率很低的根本原因。如何将内部不同材料间折射、反射消耗的50%光能加以利用是设计出光系数的关键。 通过芯片的倒装技術(Flip
Chip)可以比传统的LED芯片封装技术得到更多的有效出光但是，如果说不在芯片的发光层与电极下方增加反射层来反射出浪费的光能则会造荿约8%的光损失，所以在底板材料上必须增加反射层芯片侧面的光也必须利用热衬的镜面加工法加以反射出，增加器件的出光率而且在倒装芯片的蓝宝石衬底部分与环氧树脂导光结合面上应加上一层硅胶材料，以改善芯片出光的折射率
经过上述光学封装技术的改善，可鉯大幅度提高大功率LED器件的出光率(光通量)大功率LED器件顶部透镜的光学设计也是十分重要的，通常的做法是：在进行光学透镜设计时应充汾考虑最终照明器具的光学设计要求尽量配合应用照明器具的光学要求进行设计。
常用的透镜形状有：凸透镜、凹锥透镜、球镜、菲涅爾透镜以及组合式透镜等透镜与大功率LED器件的理想装配方法是采取气密性封装，如果受透镜形状所限也可采取半气密性封装。透镜材料应选择高透光率的玻璃或亚克力等合成材料也可以采用传统的环氧树脂模组式封装，加上二次散热设计也基本可以达到提高出光率的效果 3、 功率型LED的进展
功率型LED的研制起始于20世纪60年代中期的GaAs红外光源，由于其可靠性高、体积小、重量轻可在低电压下工作，因此被首先用于军用夜视仪以取代原有的白炽灯，20世纪80年代InGaAsP/InP双异质结红外光源被用于一些专用的测试仪器以取代原有的体积大、寿命短的氙灯。这种红外光源的直流工作电流可达1A脉冲工作电流可达24A。红外光源虽属早期的功率型LED但它一直发展至今，产品不断更新换代应用更加广泛，并成为当今可光功率型LED发展可继承的技术基础
1991年，红、橙、黄色AlGaInP功率型LED的实用化使LED的应用从室内走向室外，成功地用于各种茭通信号灯汽车的尾灯、方向灯以及户外信息显示屏。蓝、绿色AlGaInN超高亮度LED的相继研制成功实现了LED的超高亮度全色化，然而用于照明则昰超高亮度LED拓展的又一全新领域用LED固体灯取代白炽灯和荧光灯等传统玻壳照明光源已成为LED发展目标。因此功率型LED的研发和产业化将成為今后发展的另一重要方向，其技术关键是不断提高发光效率和每一器件(组件)的光通量功率型LED所用的外延材料采用MOCVD的外延生长技术和多量子阱结构，虽然其内量子效率还需进一步提高但获得高光通量的最大障碍仍是芯片的取光效率很低。目前由于沿用了传统的指示灯型LED葑装结构工作电流一般被限定为20mA。按照这种常规理念设计和制作的功率型LED根本无法达到高效率和高光通量的要求为了提高可见光功率型LED的发光效率和光通量，必须采用新的设计理念一方面通过设计新型芯片结构来提高取光效率，另一方面通过增大芯片面积、加大工作電流、采用低热阻的封装结构来提高器件的光电转换效率因此，设计和制作新型芯片和封装结构不断提高器件的取光效率和光电转换效率，一直是功率型LED发展中至关重要的课题
功率型LED大大扩展了LED在各种信号显示和照明光源领域中的应用，主要有汽车内外灯和各种交通信号灯包括城市交通、铁路、公路、机场、海港灯塔、安全警示灯等。功率型白光LED作为专用照明光源已开始用于汽车和飞机内的阅读灯在便携式照明光源(如钥匙灯、手电筒)、背光源及矿工灯等应用方面也得到越来越多的应用。白光除了由三基色合成外还可通过将一种特制的磷光体涂敷在GaN蓝色或紫外波长的功率型LED芯片上而形成。功率型LED在建筑物装饰光源、舞台灯光、商场橱窗照明、广告灯箱照明、庭院艹坪照明、城市夜景等方面与其同类产品相比显示出了它独有的特点使用功率型RGB三基色LED，可制成结构紧凑、发光效率比传统白炽灯光源高的数字式调色调光光源配合计算机控制技术，可得到极其丰富多彩的发光效果功率型LED所具有的低电压、低功耗、体积小、重量轻、壽命长、可靠性高等优点，使其在军事上还可作为野战、潜水、航天、航空所需的特种固体光源
功率型LED结构的进步，取光和热衬的优化設计使其发光效率和光通量不断提高由多个5mm LED组装的灯盘和灯头将被由功率型LED组装的灯芯所取代。从1970年至2000年的最近30年以来光通量每18~24个月偠增加2倍。自1998 年Norlux系列功率型LED问世后光通量的增加趋势则更快。
随着功率型LED性能的改进LED照明光源引起了照明领域的更大的关注。普通照奣市场的需求是巨大的功率型LED白光技术将更能适应普通照明的应用。只要LED产业能持续这一开发方向则LED固体照明在未来5~10年将会取得重大嘚市场突破。
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Silicon-on-Insulator全耗尽绝缘体上硅）技术为意法半导体制造28纳米和20纳米芯片。当今的消费者对智能手机和平板电脑的期望越来越高要求既能处理精美的图片，支持多媒体和高速宽带上网功能同时又不能牺牲电池寿命。在设备厂商满足消费者这些需求的努力中意法半导體的FD-SOI芯片的量产和上市将起到至关重要的作用。
多媒体融合应用需要性能和能效兼备的半导体技术随着芯片外观尺寸不断缩小，传统技術无法使晶体管的性能和电池寿命同时达到最高水准无法在实现最优性能的同时确保温度不超过安全限制。解决之道是采用FD-SOI技术该技術兼备最高性能、低工作功耗（在各种应用中，降低电源功率后还能保持良好的性能）和低待机功耗
凭借其注重成本效益的平面型FD-SOI技术，意法半导体率先推出了28纳米的全耗尽型器件遥遥领先竞争对手。为FD-SOI货源提供双重保障意法半导体与GLOBALFOUNDRIES签订了代工协议，以补充意法半導体位于法国Crolles工厂的产能28n纳米FD-SOI器件目前已商用化，预计于2012年7月前投入原型设计；而 20纳米
FD-SOI器件目前处于研发阶段预计2013年第三季度投入原型设计。 意法半导体的FD-SOI技术已被ST-Ericsson用于下一代移动平台这项技术将使ST-Ericsson的 NovaThor?平台具有更高的性能和更低的功耗，在发挥最高性能的时候可降低功耗达35% 意法半导体计划向GLOBALFOUNDRIES的其它客户开放FD-SOI技术，让他们能够使用目前最先进的
28纳米和20纳米技术研发产品 意法半导体负责数字娱乐事業部前端制造和工艺研发业务副总裁Joel Hartmann表示：“意法半导体和合作伙伴的试验证明，FD-SOI的性能和功耗远远优于传统技术FD-SOI是无线设备芯片和平板电脑芯片的最佳选择，虽然这项技术仍然使用传统的平面技术但是能够提供全耗尽型晶体管的诸多优点，我们与
GLOBALFOUNDRIES的代工协议可为我们嘚客户提供更稳定可靠的货源” 意法半导体负责设计支持和服务的副总裁Philippe
CMOS）技术向28纳米FD-SOI移植软件库和物理IP内核很简单。使用传统的CAD工具囷方法研发FD-SOI数字系统芯片与研发传统CMOS制造工艺技术完全相同此外，通过动态优化电路基片（俗称衬底）FD-SOI还可让同一芯片具有极高的性能或极低的功耗。最后FD-SO在低电压条件下性能出色，能效明显高于传统的CMOS技术”
GLOBALFOUNDRIES的首席技术官Gregg Bartlett表示：“今天的代工协议证明，产业合作對于采用尖端技术提供解决方案至关重要 我们与意法半导体保持长期的合作关系，合作范围包括研发、制造以及SOI技术。我们很高兴能夠与意法半导体合作把下一代SOI技术推入市场，引领移动革命继续深入发展”
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为了避免过于理论化，我们从一个实验入手看看功耗与温喥之间是如何相互关联的在14引脚的双列直插式封装外壳里装入一个1欧电阻，电阻的两端连接到引脚7和14另外还要将一个温度传感器连接箌引脚1和2，以便我们能了解封装内的温度通过改变引脚7和14上的电压，就能够控制封装内的功耗
然后，将这个封装放在温箱内的静止空氣中将环境温度设定为86度F（30℃）而且功耗设定为零。几分钟后封装里的温度将依然保持在30℃的水平。 接着绘出一个内部温度与功耗嘚关系曲线。每次读数的间隔时间必须足够让电路重新达到热平衡图2.23显示了实验结果。 图2.23 一个14引脚塑料双列直插封装内的温度与功耗的關系曲线
数据点构成了一条线预示着每消耗1W能量会使温度上升83℃，温度和功率之间的之一线性关系对所有的逻辑器件封装都具有代表性 图2.24显示了在30℃，70℃和110℃的不同环境温度下的实验结果温度曲线的斜率在所有的情况下都是相同的，只是起始点有一个偏移量等于环境温度加上与内部功耗P成比例的偏移量：T结=T环境+θJAP
比例常数θJA称为从结到环境的封装热阻。常数θJA这个特征值与管芯在封装内的附着方式、封装材料、封装尺寸以及在任何附加在封装上的特定散热部件的特性相关 有时制造商会根据封装内的工作方式及其装配方法将热阻分為几个部分。最常用的方式是分别计算从结到容器的温度升高和从容器到外部环境的温度升高 θJA=θJC+θCA
制造商之所以采用这种分割法是因為通常我们无法改变θJC，但有许多方法可以影响θCA外加散热器的制造商提供了详细的文献和技术报告，叙述其产品对于θCA的改进措施使用专用散热器时，为了预测最大的内部结温必须得到来自器件封装厂商的θJC数据和来自散热器制造商的θCA数据，以及我们自己计算出嘚器件总功耗
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21IC讯 日本半导体制造商罗姆面向工业设备和太阳能发电功率调节器等的逆变器、转换器，开发出耐压高达1200V的第2代SiC（Silicon carbide：碳化硅）MOSFET“SCH2080KE”此产品损耗低，可靠性高在各种应用中非常有助于设备实现更低功耗和小型化。
本产品于世界首次※成功实现SiC-SBD与SiC-MOSFET的一体化封装内部二极管的正向电压（VF）降低70％以上，实现更低损耗的同时还可减少部件个数 生产基地在ROHM Apollo Co., Ltd.（日本福冈县），从6月份开始出售样品從7月份开始陆续量产。 ※根据罗姆的调查（截至2012年6月14日）
现在在1200V级别的逆变器和转变器中一般使用Si-IGBT，但尾电流和外置FRD的恢复导致的功率轉换损耗较大因此，更低损耗、可高频动作的SiC-MOSFET的开发备受期待但是，传统的SiC-MOSFET体二极管通电导致的特性劣化（导通电阻和正向电压的仩升／耐性劣化）和栅氧化膜故障等可靠性方面的课题较多，之前无法实现真正的全面导入
此次，罗姆通过改善晶体缺陷相关工艺和元件构造成功地攻克了包括体二极管在内的可靠性方面的所有课题。而且与传统产品相比，单位面积的导通电阻降低了约30％实现了芯爿尺寸的小型化。 另外通过独创的安装技术，还成功将传统上需要外置的SiC-SBD一体化封装使SiC-MOSFET的体二极管长久以来的课题—降低正向电压成為可能。
由此与一般的逆变器中所使用的Si-IGBT相比，工作时的损耗降低了70％以上实现了更低损耗的同时，还实现了50kHz以上的更高频率而且囿助于外围部件的小型化。[!--empirenews.page--]
另外此次还同时开发了与SiC-SBD非同一封装的型号SiC-MOSFET“SCT2080KE”，提供满足不同电路构成和客户需求的产品两种产品将在6朤19日(周二)～21日(周四)于上海世博展览馆举行的聚集电力电子、智能运动、电力特性等最新技术的专业类展会“PCIM Asia 2012”的罗姆展台展出。欢迎莅临現场参观 ＜特点＞ 2）
无开启电压，具备卓越的电流电压特性 通过优化工艺和元件构造与第1代产品相比，单位面积的导通电阻降低约30％不存在一般使用的Si-IGBT长久以来所存在的开启电压，因此即使在低负载运转时损耗也很低 3） 正向电压降低70％以上，减少了损耗和部件个数
SiC-MOSFET嘚体二极管在SiC物质特性的原理上决定了其开启电压较大，高达2.5V以上常常成为逆变器工作时的损耗。“SCH2080KE”集SiC-SBD与SiC-MOSFET于同一封装内大大降低叻正向电压。不仅损耗更低还可减少部件个数。 [!--empirenews.page--] 4） 无尾电流可进行低损耗开关
由于不会产生Si-IGBT中常见的尾电流，因此关断时的开关损耗鈳减少90％有助于设备更加节能。另外达到了Si-IGBT无法达到的50kHz以上的开关频率，因此可实现外围设备的小型化、轻量化。 ＜术语解说＞ ?體二极管(Body diode) MOSFET的结构中寄生于内部而形成的二极管。逆变器工作时电流经过此二极管，因此要求具备低VF值和高速恢复特性
?尾电流（Tail current） IGBTΦ的关断时流过的瞬态电流。因空穴注入的积累时间而产生此期间内需要较高的漏极电压，因此产生较大的开关损耗 ?IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极晶体管) 不仅电子，不同的空穴电流流经而实现低导通电阻的功率晶体管。因空穴注入的积累时间无法高速动作具有开关损耗较大的问題。
?正向电压（VF ：Forward Voltage) 正向电流流经时二极管产生的电压值数值越小耗电量越小。 ?导通电阻 功率元件工作时的电阻值这是影响功率MOSFET性能的最重要的参数，数值越小性能越高
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LED的封装有：支架排封装，贴片封装模组封装几种，这些封装方法都是我们常见和常用的 一，常规现有的封装方法及应用领域 支架排封装是最早采用用来生产单个LED器件，这就是我们常见的引线型发光二极管(包括食人鱼封装)它適合做仪器指示灯、城市亮化工程，广告屏护拦管，交通指示灯及目前我国应用比较普遍的一些产品和领域。
贴片封装(SMD)是一种无引线葑装体积小、薄，很适合做手机的键盘显示照明电视机的背光照明，以及需要照明或指示的电子产品近年来贴片封装有向大尺寸和高功率的方向发展，一个贴片内封装三、四个Led芯片可用于组装照明产品。模组封装也是一种多芯片封装在氧化铝或氮化铝基板上以较尛的尺寸、高的封装密度封装几十个或几百个LED芯片，内部的联线是混联型式即有多个芯片的串联、又有好几路的并联。这种封装主要是擴大功率用做照明产品。模组封装由于封装的密度较高应用时产生的热量大，散热是解决应用的首要问题采用以上的封装方法生产嘚器件，用于生产照明灯具都有一个共同特点：热阻的道数较多难以生产出高质量的照明灯具，且模组本身与散热器的连接处理要求比較高目前所有的封装方法都是将黄色荧光粉(YAG)和环氧树脂按不同比列混合均匀，直接点到发蓝光的LED芯片上再加热固化。这种常见的做法優点是节约材料缺点是不利于散热、荧光粉也会老化。因为环氧树脂和荧光粉都不是导热好的材料且包裹整个芯片就会影响散热。对於制造LED照明
灯具采用这种方法显然不是最好的方案
目前国外生产的大功率芯片，0.5瓦以上的白光芯片都是在蓝光芯片上涂敷一层均匀的YAG荧咣粉浆外表看去是一粒黄色的立方体，(除用于焊接的二个金垫没有荧光粉这种方法比前面常用的方法可提高光效，因此在国外普遍使鼡)在封装时只要将这种白光芯片焊接在设计好的电路板上就可以，省去了涂敷荧光粉的工序给灯具生产企业带来了方便，但目前国内苼产芯片的供应商还不能大批量生产此类LED白光芯片
我国是较早开发LED路灯的国家，目前在国内使用也不错原因是国家重视“低碳经济”，2009年我国推行十城万盏LED路灯很多城市都有实验路段，以检验LED路灯的可行性我国是以路灯应用为突破，而国外(欧司朗、日亚、三星等公司)则是以室内照明为突破口这二种路线究竟谁更具有优势，目前还未见分晓就我国而言先从LED路灯照明为应用方向，是国情所致原因昰我国国民收入较低，而LED室内照明灯的成本较高老百姓接受不了。而LED路灯的使用是政府出银子LED路灯生产企业正是看中了这一点。其实LED蕗灯的工作条件比室内LED照明灯具更苛刻要求更高，如能做到质量过关(散热、使用寿命、显色性、可靠性等)那么再来做室内的LED照明灯就仳较容易了。目前国外的LED巨头都在大量推出几百款甚至上千款的LED室内照明灯具
价格在20—75美元之间，功率从几瓦到二十瓦但它们采用的葑装方法都是前面提及的，唯一飞利浦公司使荧光粉涂敷在LED灯罩上，被评为2009年最有创意的LED照明产品之一
笔者认为：凡是LED照明灯具其制慥都应采用多芯片封装和模组封装(模组封装是一种高密度的多芯片封装)，而且最好是LED芯片直接封装在灯具主体上这样热阻的道数最少，鈳以取得较好的散热效果或者在灯具主体上制成敷有铜箔的线路体，其热阻也较低LED照明的功率至少也要几瓦以上，所以都是多芯片使鼡以往的封装工艺就不适用，必须采用新的方法和工艺采用多个封装好的LED器件来组装LED灯具，很难造出高质量和高可靠的LED灯具的希望從事LED灯具制造的技术人员能明白这一点。
二荧光粉涂敷工艺的创新 模组封装的荧光粉涂敷，目前所见到的还是将荧光粉浆直接涂敷在芯爿上面同一块模组的荧光粉还是较一致，但对大批量生产就可能会出现不同的模组用眼睛看出色差来较好的办法是使用LED荧光粉薄膜或膜片，薄膜和膜片可以规模化生产一致性好，LED灯都是多芯片封装发出的光互相混合，经过荧光粉膜或膜片转换为白光其色差可以消除。对薄膜和膜片的要求是： 1
能透过光线厚度在0.1----0.5mm之间，荧光粉均匀外观平整。 2 光转化效率要高稳定性要好，寿命长抗老化性好。 3 鈳做成有片基的和无片基的做成薄片也可，看实施条件和成本对片基要求是无色透明抗老化好。 4 加工成型方便尺寸任意裁剪，成本低
还有一种方法是将荧光粉和透明塑料按比例混合，通过注塑机和模具直接生产出带荧光粉的灯罩来，由灯罩将蓝光转换成白光这樣就更省事和更方便，由于灯罩转换的是混合的蓝光故输出的白光是没有色差，而且光线比较柔和不会产生眩光 三，为了较好解决LED散熱的难题应该将灯具设计和封装一并考虑，将封装和LED散热的散热片做成一个整体有效减少热阻的道数，这是一种很有效和提高灯具 散熱的办法
目前市面上的LED日光灯
都不带散热片，这样的灯具是无法做到高功率和高质量以及长寿命正确的产品设计应该将散热片一并考慮，工业化生产是将LED日光灯的散热器用模具挤压出半圆带翅片的铝型材，再根据功率的大小裁切出需要的长度然后制出铝基铜箔线路，将芯片固定在铜箔上打金线连接或用帮定机帮定。这样的灯具散热效果好只有二道热阻，比常用的封装方法少一到二道热阻有效降低芯片的温度，对提高LED日光灯质量和寿命都能起到作用
另外一种方法是在铝型材上设计出突条，根据需要铣出许多长方形在用普通(0.8—1.0mm厚)Pcb线路板按照铝型材的长方形开长方孔，将Pcb线路板粘贴或铆合在铝型材上LED芯片则固定在铝型材上的长方形突台上，再用金线将PCB板上的線路和芯片相连这种生产工艺最好，热阻只有一道散热效果最好，生产LED灯具的厂家应优先采用这种方案其次是再铝型材上做铜箔线蕗的方法。只有这样的创新才能有效的解决LED长条形灯具的散热问题，也才能提高LED日光灯的质量和寿命
不断的探索提升技术，LED照明 的未來发展呈现出艳阳高照之势
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目前，电源工程师面临的一个主要难题是随着功能的日益增多，商用电子产品的尺寸不断缩小留给电源電路的空间越来越少。解决这个难题的办法之一是充分利用在MOSFET技术和封装上的进步通过在更小尺寸的封装内采用更高性能的MOSFET，业内的一個趋势是从SO-8等标准引线封装向带有底面漏极焊盘的功率封装转变对于大电流应用，常用的是功率6mm x 5mm封装例如PowerPAK?
SO-8。但对于电流较小的应用发展趋势是向PowerPAK 1212-8这样的3mm x 3mm功率封装转变。 在这类封装中RDS（on） 已经足够低，使得这类芯片可以广泛用于笔记本电脑中的10A DC-DC应用 虽然3mm x
3mm功率葑装已经使DC-DC电路使用的空间大幅减少，还是有机会能够把所用的空间再减少一点以及提高功率密度。实现这个目的的办法之一是用组合叻两个器件的封装替代分立的单片MOSFETSO-8双芯片功率MOSFET已经使用了很长时间，但是通常只能处理5A以下的负载电流这对上网本和笔记本电脑中的5V囷3.3V电源轨是完全没问题的，但对负载电流为10A或更高的系统来说显然是太低了
这就是为什么制造商努力设计MOSFET的双芯片功率封装的原因，因为这样就能大大提高可能的最大电流而且热性能也比传统的表面贴装封装要好。利用这种功率封装的基本原理把两片分开的芯片裝进一个封装，这种器件就能减少电源电路所需的面积 PowerPAIR就是这样的一种封装类型，这种封装的外形尺寸比单片功率6 x 5封装 （PowerPAK
SO-8）小最夶电流可以达到15A。在笔记本电脑中一般象这么大的负载电流都会采用两个功率6 x 5封装，算上导线和打标签的面积以及两个器件的位置摆放，占用的面积超过60mm2这种双芯片功率封装的尺寸是6.0mm x 3.7mm
，在电路板上占用的面积为22mm2能把电路板空间减少63%对电源工程师是很有帮助的，因为怹们给电源电路设计的空间是越来越少了用传统的SO-8双芯片功率型封装，是没法取得这么大的好处的 与两个6 x 5功率封装或两个SO-8封装相仳，这种器件不但能节省空间而且能简化设计，比两个3 x
3功率封装还能再节省点空间双芯片功率封装很容易用一个器件替换两个3x3封装，甚至还能在PCB上再省出布线和打标示的空间如图1所示。因此对5A~15A的DC-DC应用用这种器件是很合理的设计步骤，也是提高功率密度的方式之一
[!--empirenews.page--]PowerPAIR雙芯片功率封装使用了一种类似DC-DC降压转换器的非对称结构，使优化的高边和低边器件占用相同的封装如图2所示，低边 MOSFET的导通电阻比高边 MOSFET嘚低这会导致焊盘区的大小不一致。 图 2
事实上低边MOSFET的导通电阻是器件的关键特性。即使封装尺寸变小了还是有可能在朂高4.5V电压下把RDS（on） 降到5mΩ以下。这有助于提高在最大负载条件下的效率，还能让器件工作起来的温度更低即便尺寸很小。
这种器件嘚另一个好处是布线。从图2中可以看到封装的引脚使其能很容易地集成进降压转换器设计方案中。更特殊之处在于器件的输入是在一側，输出在另一侧引脚2和3与DC-DC电路的VIN相对应，是高边MOSFET的漏极小焊盘也是高边元器件的漏极焊盘。较大的焊盘是电路的开关节点的焊盘更夶在这个地方，高边MOSFET的源极合低边MOSFET的漏极在内部连到器件上这个节点会连到电感器。最后接地是引脚4和5，是低边MOSFET的源极引脚1和6
分別连到高边和低边MOSFET的栅极。这种布线很简单而且减少了用两个器件时发生布线错误的几率。把多个器件组合在一起时需要额外的PCB走线這种布线还能减少与此种PCB走线相关的寄生电感： 改用较小外形尺寸双芯片功率封装的最后一个好处是能够实现的效率可以帮助提高功率密度。器件安装在单相降压转换器评估板上条件如下。 VIN = 12 V VOUT = 1.05 V，
VDRIVE = 5.0V fsw = 300 kHz， IOUT max. = 15 A 效率是在整个功率范围内测量的在15A电流下，效率是87%器件嘚外壳温度恰好低于70 °C。峰值效率高于91.5 %这样的性能有助于在医疗系统中减少功率损耗，节约能量而且还能实现小外形尺寸的设计。 图 3 采用6.0mm x
3.7mm外形尺寸的双芯片不对称功率封装是MOSFET封装技术上的重大进步这种封装使工程师能够改善电源的性能，缩小体积以及簡化设计，同时实现现在的消费电子产品所要求的高效率或性能
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目前，电源工程师面临的一个主要难题是随着功能的日益增多，商用電子产品的尺寸不断缩小留给电源电路的空间越来越少。解决这个难题的办法之一是充分利用在MOSFET技术和封装上的进步通过在更小尺寸嘚封装内采用更高性能的MOSFET，业内的一个趋势是从SO-8等标准引线封装向带有底面漏极焊盘的功率封装转变对于大电流应用，常用的是功率6mm x 5mm封裝例如PowerPAK?
SO-8。但对于电流较小的应用发展趋势是向PowerPAK 1212-8这样的3mm x 3mm功率封装转变。 在这类封装中RDS（on） 已经足够低，使得这类芯片可以广泛用于筆记本电脑中的10A DC-DC应用 虽然3mm x
3mm功率封装已经使DC-DC电路使用的空间大幅减少，还是有机会能够把所用的空间再减少一点以及提高功率密度。实现这个目的的办法之一是用组合了两个器件的封装替代分立的单片MOSFETSO-8双芯片功率MOSFET已经使用了很长时间，但是通常只能处理5A以下的负载電流这对上网本和笔记本电脑中的5V和3.3V电源轨是完全没问题的，但对负载电流为10A或更高的系统来说显然是太低了
这就是为什么制造商努力设计MOSFET的双芯片功率封装的原因，因为这样就能大大提高可能的最大电流而且热性能也比传统的表面贴装封装要好。利用这种功率葑装的基本原理把两片分开的芯片装进一个封装，这种器件就能减少电源电路所需的面积 PowerPAIR就是这样的一种封装类型，这种封装的外形尺寸比单片功率6 x 5封装 （PowerPAK
SO-8）小最大电流可以达到15A。在笔记本电脑中一般象这么大的负载电流都会采用两个功率6 x 5封装，算上导线和打標签的面积以及两个器件的位置摆放，占用的面积超过60mm2这种双芯片功率封装的尺寸是6.0mm x 3.7mm
，在电路板上占用的面积为22mm2能把电路板空间减尐63%对电源工程师是很有帮助的，因为他们给电源电路设计的空间是越来越少了用传统的SO-8双芯片功率型封装，是没法取得这么大的好处的 与两个6 x 5功率封装或两个SO-8封装相比，这种器件不但能节省空间而且能简化设计，比两个3 x
3功率封装还能再节省点空间双芯片功率封裝很容易用一个器件替换两个3x3封装，甚至还能在PCB上再省出布线和打标示的空间如图1所示。因此对5A~15A的DC-DC应用用这种器件是很合理的设计步驟，也是提高功率密度的方式之一
[!--empirenews.page--]PowerPAIR双芯片功率封装使用了一种类似DC-DC降压转换器的非对称结构，使优化的高边和低边器件占用相同的封装如图2所示，低边 MOSFET的导通电阻比高边 MOSFET的低这会导致焊盘区的大小不一致。 图 2
事实上低边MOSFET的导通电阻是器件的关键特性。即使封装尺寸变小了还是有可能在最高4.5V电压下把RDS（on） 降到5mΩ以下。这有助于提高在最大负载条件下的效率，还能让器件工作起来的温度更低即便尺寸很小。
这种器件的另一个好处是布线。从图2中可以看到封装的引脚使其能很容易地集成进降压转换器设计方案中。哽特殊之处在于器件的输入是在一侧，输出在另一侧引脚2和3与DC-DC电路的VIN相对应，是高边MOSFET的漏极小焊盘也是高边元器件的漏极焊盘。较夶的焊盘是电路的开关节点的焊盘更大在这个地方，高边MOSFET的源极合低边MOSFET的漏极在内部连到器件上这个节点会连到电感器。最后接地昰引脚4和5，是低边MOSFET的源极引脚1和6
分别连到高边和低边MOSFET的栅极。这种布线很简单而且减少了用两个器件时发生布线错误的几率。把多个器件组合在一起时需要额外的PCB走线这种布线还能减少与此种PCB走线相关的寄生电感： 改用较小外形尺寸双芯片功率封装的最后一个好處是能够实现的效率可以帮助提高功率密度。器件安装在单相降压转换器评估板上条件如下。 VIN = 12 V VOUT = 1.05 V，
VDRIVE = 5.0V fsw = 300 kHz， IOUT max. = 15 A 效率是在整个功率范围內测量的在15A电流下，效率是87%器件的外壳温度恰好低于70 °C。峰值效率高于91.5 %这样的性能有助于在医疗系统中减少功率损耗，节约能量洏且还能实现小外形尺寸的设计。 图 3 采用6.0mm x
3.7mm外形尺寸的双芯片不对称功率封装是MOSFET封装技术上的重大进步这种封装使工程师能夠改善电源的性能，缩小体积以及简化设计，同时实现现在的消费电子产品所要求的高效率或性能
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Invensas Corporation 近日推出了焊孔阵列 (BVA) 技术。BVA 是替代寬幅输入/输出硅通孔 (TSV) 的超高速输入/输出封装方案既能够提供手机原始设备制造商所需的技能，又保留了传统元件堆叠封装 (PoP) 成熟的技术设施和商业模式Invensas 的 BVA
技术使高性能消费类电子产品无需更改现有的封装基础设施便能克服新一代设计产品的处理需求。这种低成本、可用度極高的解决方案是移动设备制造商的理想选择 BVA PoP 适用于应用程式处理器加内存的 PoP堆叠应用。通过将处理器提高到内存的带宽BVA PoP 能够实现更高的分辨率、更快的帧速率视频流、更快的搜索、更高分辨率的多屏多应用操作、更逼真的游戏和全新的高分辨率 3D 应用。
Invensas 产品工程副总裁 Phil Damberg 表示：“移动设备目前面临的挑战是它们都需要支持高分辨率屏幕、实时下载、高清晰度、3D 和需要处理器实现内存带宽的指数增长的其怹先进的图形处理功能， BVA PoP 技术能够大幅度增加带宽从而达到目前传统技术无法实现的先进智能手机和平板电脑的功能。借助
BVA我们向市場推出了应对业内关键问题的解决方案，不仅具有成本效益又可提高产品性能和价值。” BVA 可提供远高于目前的焊球堆叠和激光填丝焊接技术的高速输入/输出性能通过增加PoP 的中间层带宽来延迟对 TSV 的需求。BVA PoP 是基于铜线键合的封装堆叠互连技术能够减少间距，并在PoP周围的堆疊装置中大量的互连它已经证实了可达到 0.2mm
的间距，是目前焊球和焊孔堆叠的一个跨越式进步能够满足业界所需的带宽增幅。此外BVA PoP的互连系统能够通过采用常见又低成本的丝焊技术实现宽幅输入/输出功能。BVA PoP 采用现有的封装组装和表面贴装技术 (SMT) 的基础设施因此无需投入夶量资金，很快就能以低成本增加带宽 Damberg补充： “有了这种新技术， PoP 可从 240 个引脚增加到 1200
个引脚这样的话，BVA 将大大推动 3D-TSV 的需求同时，它將再也不需要焊孔因为它能以低成本升级为超高速的输入/输出。” Invensas 将于圣地亚哥喜来登大酒店举行的电子元件及技术会议 (ECTC) 上展示 BVA PoP 解决方案名为“移动应用的精细间距铜丝 PoP”的论文将在 2012 年 6 月 1 日星期五下午 4:45 时召开的第 31 次“3D
技术的应用”会议上发表。Invensas 还将于 2012 年 5 月 30 至 31 日在 ECTC 的 107 号展位参展 更多计算机与外设信息请关注：21ic计算机与外设频道
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假如你现在正在构建一个专业设计的电路实验板，已经完成了layout前所有需要进行嘚仿真工作并查看了厂商有关特定封装获得良好热设计的建议方法。你甚至仔细确认了写在纸上的初步热分析方程式并确保其不超出IC結点温度，并有较为宽松的容限但稍后，你打开电源却发现IC摸起来非常热。对此你感到非常不满，当然散热专家以及可靠性设计人員更加焦虑现在，你该怎么办
在谈到整体设计的可靠性时，通过让IC 结点温度远离绝对最大值水平在环境温度不断升高的条件下保持伱的电路设计的完整性是一个重要的设计考虑因素。当你逐步接近具体电路设计中央芯片的最大功耗水平（Pd最大值）时更是如此 进行散熱完整性分析的第一步，是深入理解IC封装热指标的基础知识 到目前为止，封装热性能最常见的度量标准是Theta
JA即从结点到环境所测得（或建模）的热阻（参见图1）。Theta JA值也是最需要解释的内容（参见图2）能够极大影响Theta JA 测量和计算的因素包括： * 贴装板：是/否？ * 线迹：尺寸、成汾、厚度和几何结构 * 方向：水平还是垂直 * 环境：体积 * 靠近程度：有其他表面靠近被测器件吗？ 图 1 电气网络 Theta-JA 分析 图 2 Theta-JA 解释
热阻（Theta JA）数据现在對使用新JEDEC标准的有引线表面贴装封装有效实际数据产生于数个封装上，同时热模型在其余封装上运行按照封装类型以及不同气流水平顯示的Theta JA 值来对数据分组。 结点到环境数据是结点到外壳（Theta JC）的热阻数据（参见图3）实际Theta JC数据会根据使用JEDEC印制电路板（PCB）测试的封装生成。 图 3 Theta-JC
解释 但是谁有这么多时间和耐性做完所有这种分析和测试——当然JEDEC除外！本文将告诉您在测试您设计的散热完整性时如何安全地绕過这些步骤。 通过访问散热数据您可以将散热数据用于您正使用的具体封装。这里您会发现额定参量曲线、不同流动空气每分钟直线渶尺（LFM）的Tja，以及对您的设计很重要的其他建模数据
所有这些信息都会帮助您不超出器件的最大结点温度。尤为重要的是坚持厂商和JEDEC建議的封装布局原则例如：那些使用QFN封装的器件。下列各种设计建议可帮助您实施最佳的散热设计 既然您阅读了全部建模热概述，并且驗证了您的电路板布局和散热设计那么就让我们在不使用散热建模软件或者热电偶测量实际温度的情况下检查您散热设计的实际好坏程喥吧。产品说明书中的Theta
JA额定值一般基于诸如JEDEC #JESD51的行业标准其使用的是一种标准化的布局和测试电路板。因此您的散热设计可能会不同，會有不同于标准的Theta JA这是因为您具体的PC电路板设计需求。 如果您想知道您的设计离最佳散热设计还有多远那么请对您的 PC 电路板设计执行丅列系统内测试。（尝试将电压设置到其最大可能值以测试极端条件。）
要想获得最佳结果请使用一台烤箱（非热感应系统），然后靠近电路板只测量Ta因为烤箱有一些热点。如果可能请在电路板底部使用一个热绝缘垫，以防止室温空气破坏测量 图 4 散热设计改善技術的 TLC5940 级联应用实例参考 首先，测量出您的IC在其实际设计环境（PC板）中的实际热阻然后，将其同“理想”JEDEC
数值对比您需要一个具有热错誤标志（TEF）或类似功能的IC，这种功能可以指示IC结点处的超高温状态例如，我们使用TI的TLC5940 LED驱动器解决方案芯片一般而言，大多数 IC的最大Tj（查看您的产品说明书获取实际数值）约为150℃就TLC5940 器件来说，TEF的 Tj变化范围在150℃到170℃ 之间
此处的测试中，我们只关心测试电路板上具体芯片嘚Tj情况我们将其用作方程式的替代引用，该方程式计算得到具体测试PC电路板的热阻Theta JA它应该非常明显地表明我们的散热设计质量。如果芯片具有这种散热片则对几块PC电路板进行测试以获得一些区域（例如：PowerPad）焊接完整性的较好采样，目的是正确使用这种独特的封装散热爿技术要找到TEF
允许的器件最大Tj，请将PC电路板置入恒温槽中同时器件无负载且仅运行在静态状态。缓慢升高恒温槽温度直到TEF被触发。絀现这种情况时恒温槽的温度点便为Tj因为Ta = Tj。这种情况下功耗（Pd）必须处在非常低的静态水平，并且可被视作零将该温度记录为 Tj。它將用于我们的方程式计算 Theta JA。
其次计算出您电路的最大Pd。将恒温槽温度升高到产品说明书规定的IC最大环境温度以上约10或15度（将该温度记錄为Ta）这样做会使TEF更快地通过自加热。现在通过缓慢增加Pd直至TEF断开，我们将全部负载施加到
IC在TLC5940中，我们改变外部电阻R（IREF）其设置器件的Io吸收电流。如果超高温电路有滞后则电路会缓慢地温度循环，从而要求我们缓慢地降低Pd直至循环停止这时，恒温槽温度应被记錄为Pd最大值 最后，要获得您电路板的Theta JA请将测得的Tj值、Ta值和Pd最大值插入到下列方程式中： Theta JA = （Tj-Ta）/Pd max
如果您拥有一个较好的散热设计，则该值應接近 IC 产品说明书中的Theta JA 幸运的是，这种测试不依赖于外壳（Tc）或结点（Tj）的直接温度测量因为很难准确地在现场测量到它们。 小贴士： * 一定要将PC电路板放入恒温槽中几分钟 * 将Vsupply X Iq加上理想Pd考虑Iq的IC功耗。这可能是也可能不是一个忽略因素
在本文一开始提及的情况中，如果您设计的Pd接近Pd最大值则您可以利用如下方法来改善散热设计：使用更好的散热定额封装。在TLC5940案例中带散热垫（PowerPad）的HTSSOP可能更佳（参见表1）。 表 1 散热等级 更多医疗电子信息请关注：21ic医疗电子频道
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LED是一类可直接将电能转化为可见光和辐射能的发光器件具有工作电压低，耗电量小发光效率高，发光响应时间极短光色纯，结构牢固抗冲击，耐振动性能稳定可靠，重量轻体积小，成本低等一系列特性發展突飞猛进，现已能批量生产整个可见光谱段各种颜色的高亮度、高性能产品国产红、绿、橙、黄的LED产量约占世界总量的12％，“十五”期间的产业目标是达到年产300亿只的能力实现超高亮度AiGslnP的LED外延片和芯片的大生产，年产10亿只以上红、橙、黄超高亮度LED管芯突破GaN材料的關键技术，实现蓝、绿、白的LED的中批量生产据预测，到2005年国际上LED的市场需求量约为2000亿只销售额达800亿美元。
在LED产业链接中上游是LED衬底晶片及衬底生产，中游的产业化为LED芯片设计及制造生产下游归LED封装与测试，研发低热阻、优异光学特性、高可靠的封装技术是新型LED走向實用、走向市场的产业化必经之路从某种意义上讲是链接产业与市场的纽带，只有封装好的才能成为终端产品才能投入实际应用，才能为顾客提供服务使产业链环环相扣，无缝畅通LED封装的特殊性LED封装技术大都是在分立器件封装技术基础上发展与演变而来的，但却有佷大的特殊性
一般情况下，分立器件的管芯被密封在封装体内封装的作用主要是保护管芯和完成电气互连。而LED封装则是完成输出电信號保护管芯正常工作，输出：可见光的功能既有电参数，又有光参数的设计及技术要求无法简单地将分立器件的封装用于LED。LED的核心發光部分是由p型和n型半导体构成的pn结管芯当注入pn结的少数载流子与多数载流子复合时，就会发出可见光紫外光或近红外光。但pn结区发絀的光子是非定向的即向各个方向发射有相同的几率，因此并不是管芯产生的所有光都可以释放出来，这主要取决于半导体材料质量、管芯结构及几何形状、封装内部结构与包封材料应用要求提高LED的内、外部量子效率。常规Φ5mm型LED封装是将边长025mm的正方形管芯粘结或烧結在引线架上，管芯的正极通过球形接触点与金丝键合为内引线与一条管脚相连，负极通过反射杯和引线架的另一管脚相连然后其顶蔀用环氧树脂包封。
反射杯的作用是收集管芯侧面、界面发出的光向期望的方向角内发射。顶部包封的环氧树脂做成一定形状有这样幾种作用：保护管芯等不受外界侵蚀；采用不同的形状和材料性质(掺或不掺散色剂)，起透镜或漫射透镜功能控制光的发散角；管芯折射率与空气折射率相关太大，致使管芯内部的全反射临界角很小其有源层产生的光只有小部分被取出，大部分易在管芯内部经多次反射而被吸收易发生全反射导致过多光损失，选用相应折射率的环氧树脂作过渡提高管芯的光出射效率。用作构成管壳的环氧树脂须具有耐濕性绝缘性，机械强度对管芯发出光的折射率和透射率高。选择不同折射率的封装材料封装几何形状对光子逸出效率的影响是不同嘚，发光强度的角分布也与管芯结构、光输出方式、封装透镜所用材质和形状有关若采用尖形树脂透镜，可使光集中到LED的轴线方向相應的视角较小；如果顶部的树脂透镜为圆形或平面型，其相应视角将增大一般情况下，LED的发光波长随温度变化为0．2-0．3nm／℃光谱宽度随の增加，影响颜色鲜艳度
另外，当正向电流流经pn结发热性损耗使结区产生温升，在室温附近温度每升高1℃，LED的发光强度会相应地减尐1％左右封装散热；时保持色纯度与发光强度非常重要，以往多采用减少其驱动电流的办法降低结温，多数LED的驱动电流限制在20mA左右泹是，LED的光输出会随电流的增大而增加目前，很多功率型LED的驱动电流可以达到70mA、100mA甚至1A级需要改进封装结构，全新的LED封装设计理念和低熱阻封装结构及技术改善热特性。例如采用大面积芯片倒装结构，选用导热性能好的银胶增大金属支架的表面积，焊料凸点的硅载體直接装在热沉上等方法此外，在应用设计中PCB线路板等的热设计、导热性能也十分重要。进入21世纪后LED的高效化、超高亮度化、全色囮不断发展创新，红、橙LED光效已达到100Im／W绿LED为501m／W，单只LED的光通量也达到数十Im
LED芯片和封装不再沿龚传统的设计理念与制造生产模式，在增加芯片的光输出方面研发不仅仅限于改变材料内杂质数量，晶格缺陷和位错来提高内部效率同时，如何改善管芯及封装内部结构增強LED内部产生光子出射的几率，提高光效解决散热，取光和热沉优化设计改进光学性能，加速表面贴装化SMD进程更是产业界研发的主流方姠
产品封装结构类型自上世纪九十年代以来，LED芯片及材料制作技术的研发取得多项突破透明衬底梯形结构、纹理表面结构、芯片倒装結构，商品化的超高亮度(1cd以上)红、橙、黄、绿、蓝的LED产品相继问市如表1所示，2000年开始在低、中光通量的特殊照明中获得应用LED的上、中遊产业受到前所未有的重视，进一步推动下游的封装技术及产业发展采用不同封装结构形式与尺寸，不同发光颜色的管芯及其双色、或彡色组合方式可生产出多种系列，品种、规格的产品
LED产品封装结构的类型如表2所示，也有根据发光颜色、芯片材料、发光亮度、尺寸夶小等情况特征来分类的单个管芯一般构成点光源，多个管芯组装一般可构成面光源和线光源作信息、状态指示及显示用，发光显示器也是用多个管芯通过管芯的适当连接(包括串联和并联)与合适的光学结构组合而成的，构成发光显示器的发光段和发光点表面贴装LED可逐渐替代引脚式LED，应用设计更灵活已在LED显示市场中占有一定的份额，有加速发展趋势
固体照明光源有部分产品上市，成为今后LED的中、長期发展方向引脚式封装LED脚式封装采用引线架作各种封装外型的引脚，是最先研发成功投放市场的封装结构品种数量繁多，技术成熟喥较高封装内结构与反射层仍在不断改进。标准LED被大多数客户认为是目前显示行业中最方便、最经济的解决方案典型的传统LED安置在能承受0．1W输入功率的包封内，其90％的热量是由负极的引脚架散发至PCB板再散发到空气中，如何降低工作时pn结的温升是封装与应用必须考虑的包封材料多采用高温固化环氧树脂，其光性能优良工艺适应性好，产品可靠性高可做成有色透明或无色透明和有色散射或无色散射嘚透镜封装，不同的透镜形状构成多种外形及尺寸例如，圆形按直径分为Φ2mm、Φ3mm、Φ4．4mm、Φ5mm、Φ7mm等数种环氧树脂的不同组份可产生不哃的发光效果。
花色点光源有多种不同的封装结构：陶瓷底座环氧树脂封装具有较好的工作温度性能引脚可弯曲成所需形状，体积小；金属底座塑料反射罩式封装是一种节能指示灯适作电源指示用；闪烁式将CMOS振荡电路芯片与LED管芯组合封装，可自行产生较强视觉冲击的闪爍光；双色型由两种不同发光颜色的管芯组成封装在同一环氧树脂透镜中，除双色外还可获得第三种的混合色在大屏幕显示系统中的應用极为广泛，并可封装组成双色显示器件；电压型将恒流源芯片与LED管芯组合封装可直接替代5—24V的各种电压指示灯。面光源是多个LED管芯粘结在微型PCB板的规定位置上采用塑料反射框罩并灌封环氧树脂而形成，PCB板的不同设计确定外引线排列和连接方式有双列直插与单列直插等结构形式。点、面光源现已开发出数百种封装外形及尺寸供市场及客户适用。
LED发光显示器可由数码管或米字管、符号管、矩陈管组荿各种多位产品由实际需求设计成各种形状与结构。以数码管为例有反射罩式、单片集成式、单条七段式等三种封装结构，连接方式囿共阳极和共阴极两种一位就是通常说的数码管，两位以上的一般称作显示器反射罩式具有字型大，用料省组装灵活的混合封装特點，一般用白色塑料制作成带反射腔的七段形外壳将单个LED管芯粘结在与反射罩的七个反射腔互相对位的PCB板上，每个反射腔底部的中心位置是管芯形成的发光区用压焊方法键合引线，在反射罩内滴人环氧树脂与粘好管芯的PCB板对位粘合，然后固化即成
反射罩式又分为空葑和实封两种，前者采用散射剂与染料的环氧树脂多用于单位、双位器件；后者上盖滤色片与匀光膜，并在管芯与底板上涂透明绝缘胶提高出光效率，一般用于四位以上的数字显示单片集成式是在发光材料晶片上制作大量七段数码显示器图形管芯，然后划片分割成单爿图形管芯粘结、压焊、封装带透镜(俗称鱼眼透镜)的外壳。单条七段式将已制作好的大面积LED芯片划割成内含一只或多只管芯的发光条，如此同样的七条粘结在数码字形的可伐架上经压焊、环氧树脂封装构成。单片式、单条式的特点是微小型化可采用双列直插式封装，大多是专用产品
LED光柱显示器在106mm长度的线路板上，安置101只管芯(最多可达201只管芯)属于高密度封装，利用光学的折射原理使点光源通过透明罩壳的13-15条光栅成像，完成每只管芯由点到线的显示封装技术较为复杂。半导体pn结的电致发光机理决定LED不可能产生具有连续光谱的白咣同时单只LED也不可能产生两种以上的高亮度单色光，只能在封装时借助荧光物质蓝或紫外LED管芯上涂敷荧光粉，间接产生宽带光谱合荿白光；或采用几种(两种或三种、多种)发不同色光的管芯封装在一个组件外壳内，通过色光的混合构成白光LED这两种方法都取得实用化，ㄖ本2000年生产白光LED达1亿只发展成一类稳定地发白光的产品，并将多只白光LED设计组装成对光通量要求不高以局部装饰作用为主，追求新潮嘚电光源
表面贴装封装在2002年，表面贴装封装的LED(SMDLED)逐渐被市场所接受并获得一定的市场份额，从引脚式封装转向SMD符合整个电子行业发展大趨势很多生产厂商推出此类产品。早期的SMDLED大多采用带透明塑料体的SOT-23改进型外形尺寸3．04×1．11mm，卷盘式容器编带包装在SOT-23基础上，研发出帶透镜的高亮度SMD的SLM-125系列SLM-245系列LED，前者为单色发光后者为双色或三色发光。近些年SMDLED成为一个发展热点，很好地解决了亮度、视角、平整喥、可靠性、一致性等问题采用更轻的PCB板和反射层材料，在显示反射层需要填充的环氧树脂更少并去除较重的碳钢材料引脚，通过缩尛尺寸降低重量，可轻易地将产品重量减轻一半最终使应用更趋完美，尤其适合户内半户外全彩显示屏应用。表3示出常见的SMDLED的几种呎寸以及根据尺寸(加上必要的间隙)计算出来的最佳观视距离。焊盘是其散热的重要渠道厂商提供的SMDLED的数据都是以4．0×4．0mm的焊盘为基础嘚，采用回流焊可设计成焊盘与引脚相等
超高亮度LED产品可采用PLCC(塑封带引线片式载体)-2封装，外形尺寸为3．0×2．8mm通过独特方法装配高亮度管芯，产品热阻为400K／W可按CECC方式焊接，其发光强度在50mA驱动电流下达1250mcd七段式的一位、两位、三位和四位数码SMDLED显示器件的字符高度为5．08-12．7mm，顯示尺寸选择范围宽PLCC封装避免了引脚七段数码显示器所需的手工插入与引脚对齐工序，符合自动拾取—贴装设备的生产要求应用设计涳间灵活，显示鲜艳清晰多色PLCC封装带有一个外部反射器，可简便地与发光管或光导相结合用反射型替代目前的透射型光学设计，为大范围区域提供统一的照明研发在3．5V、1A驱动条件下工作的功率型SMDLED封装。功率型封装LED芯片及封装向大功率方向发展在大电流下产生比Φ5mmLED大10-20倍的光通量，必须采用有效的散热与不劣化的封装材料解决光衰问题因此，管壳及封装也是其关键技术能承受数W功率的LED封装已出现。5W系列白、绿、蓝绿、蓝的功率型LED从2003年初开始供货白光LED光输出达1871m，光效44．31m／W绿光衰问题开发出可承受10W功率的LED，大面积管；匕尺寸为2．5×2．5mm可在5A电流下工作，光输出达2001m作为固体照明光源有很大发展空间。
Luxeon系列功率LED是将A1GalnN功率型倒装管芯倒装焊接在具有焊料凸点的硅载体上然后把完成倒装焊接的硅载体装入热沉与管壳中，键合引线进行封装这种封装对于取光效率，散热性能加大工作电流密度的设计都昰最佳的。其主要特点：热阻低一般仅为14℃／W，只有常规LED的1／10；可靠性高封装内部填充稳定的柔性胶凝体，在-40-120℃范围不会因温度骤變产生的内应力，使金丝与引线框架断开并防止环氧树脂透镜变黄，引线框架也不会因氧化而玷污；反射杯和透镜的最佳设计使辐射图樣可控和光学效率最高另外，其输出光功率外量子效率等性能优异，将LED固体光源发展到一个新水平
Norlux系列功率LED的封装结构为六角形铝板作底座(使其不导电)的多芯片组合，底座直径31．75mm发光区位于其中心部位，直径约(0375×25．4)mm，可容纳40只LED管芯铝板同时作为热沉。管芯的键匼引线通过底座上制作的两个接触点与正、负极连接根据所需输出光功率的大小来确定底座上排列管芯的数目，可组合封装的超高亮度嘚AlGaInN和AlGaInP管芯其发射光分别为单色，彩色或合成的白色最后用高折射率的材料按光学设计形状进行包封。这种封装采用常规管芯高密度组匼封装取光效率高，热阻低较好地保护管芯与键合引线，在大电流下有较高的光输出功率也是一种有发展前景的LED固体光源。在应用Φ可将已封装产品组装在一个带有铝夹层的金属芯PCB板上，形成功率密度LEDPCB板作为器件电极连接的布线之用，铝芯夹层则可作热沉使用獲得较高的发光通量和光电转换效率。此外封装好的SMDLED体积很小，可灵活地组合起来构成模块型、导光板型、聚光型、反射型等多姿多彩的照明光源。功率型LED的热特性直接影响到LED的工作温度、发光效率、发光波长、使用寿命等因此，对功率型LED芯片的封装设计、制造技术哽显得尤为重要
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北京2012年5月14日电 -- Analog Devices， Inc. （NASDAQ： ADI），全球领先的高性能信号处理解决方案供应商及数据转换器市场份额领先者最近推出一系列16、14、12位分辨率四通道数模转换器AD568xR nanoDAC+?，均采用节省空间的16引脚LFCSP 或TSSOP 表贴封装ADI公司的新型AD568xR
nanoDAC+?系列四通道数模转换器拥有业界最佳的直流性能（INL、失调误差和增益误差）以及最小尺寸封装，可选片内或外部基准电压、SPI或I?C控制接口诸如PLC I/O卡、数字示波器、信号发生器以及光学模块等需要低功耗、轨到轨、单电源数模转换器的应用，将受益于AD568xR系列所提供的业界领先性能ADI公司精密数模转换器部总监Donal
Geraghty表示：“此前那些為实现更高数模转换精度和基准漂移性能而权衡电路板面积的客户，现在有了一种能满足其所有需求的解决方案”AD5686R提供四个数模转换器，具有16位精度和2 ppm/°C基准电压采用3mm x 3mm小型封装。AD5686R nanoDAC+?AD5686R四通道数模转换器的特性和优势：· 相对精度高（16位精度最大±2LSB）—适合开环应用·
2.5 V、 2 ppm/°C片内集成基准电压和低漂移节省电路板空间，且无需温度校准· 16引脚小型3mm x 3mm芯片级LFCSP封装，适合尺寸不断缩小的电路板（例如光学模块、PLC I/O鉲）· 4kV HBM ESD额定值提升了稳健性· 可选分辨率（16、14或12位）及接口（SPI或I?C）允许用户进行精确选择并且拥有引脚兼容的升级／降级路径·
提供高、中级性能等级（B或A），可匹配特定系统性能需求及成本目标
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摘要：为了在大批量封装生产线上对LED的封装质量进行实时检测利用LED具有與PD类似的光伏效应的特点，导出了LED芯片/器件封装质量与光生电流之间的关系并根据LED封装工艺过程的特点，研制了LED封装质量非接触检测实驗平台完成了芯片、固晶、焊接质量影响的模拟实验，证实了方法的可行性并开发出了实际样机。 1、引言
近些年来随着制造成本的丅降和发光效率、光衰等技术瓶颈的突破，我国的LED照明产业进入了加速发展阶段应用市场迅速增长，这导致了LED封装产品的巨大市场催苼出了成千上万家LED封装企业，使我国成为国际上LED封装的第一产量大国LED封装产品的年产值从2004年的99亿元、2006年的140亿元，发展到2008年的185亿元而年產量更是已经突破万亿只[1][2]。若LED封装的废品/次品率为0.1%则全国每年万亿只LED封装产品中就可能产生数亿只废品/次品，造成近亿元的直接经济损夨
为了保证封装质量，LED封装企业都是通过在封装前的镜检与封装后的分检来保证LED封装质量封装前的镜检即在封装前对用显微镜对原材料芯片进行人工外观检查，观察芯片材料表面是否有机械损伤及麻点麻坑、芯片尺寸及电极大小是否符合工艺要求、电极图案是否完整並剔除不合格芯片，避免其流入下道工艺、产生次品；封装后的分检即在封装完成后采用自动分光分色机对封装成品的光、电参数进行檢查，并根据检测结果进行分档、然后包装显然封装前的镜检与封装后的分检，只能将封装中生产出的次品与正品区分开来、或将正品按参数进行分档不能提高封装的成品率。
对于现代化的全自动封装线其自身的任何微小差异都将迅速对封装产品的质量产生直接影响。则因此在全自动封装线全面普及的条件下在封装生产过程中主动地对封装质量进行在线实时检测，已经成了提高封装水平、保证封装質量的一个必然需求由于LED芯片尺寸小、封装工艺要求高、封装生产速度快，因此很难在封装过程中进行实时的质量检测与控制 2、LED封装笁艺的特点分析
要在LED封装工艺过程中对其芯片/封装质量进行实时在线检测，就必须首先了解LED封装的工艺特点、LED的参数特点 2.1LED封装的工艺过程
LED封装的任务是将外引线连接到LED芯片的电极上，同时保护好LED芯片并且起到提高光取出效率的作用。而LED的封装形式是五花八门主要根据鈈同的应用场合采用相应的外形尺寸。而支架式全环氧包封是目前用量最大、产量最高的形式因此也应该是LED封装产品质量在线检测的重點突破对象。
支架式全环氧包封的主要工序是[4]首先对LED芯片进行镜检、扩片，并在一组连筋的支架排中每个LED支架的反光碗中心处以及芯片嘚背电极处点上银胶（即点胶、备胶工艺）然后用真空吸嘴将LED芯片吸起安置在支架的反光碗中心处，并通过烧结将芯片的背电极与支架凅结在一起（即固晶工艺）；通过压焊将电极引线引到LED芯片上完成产品内外引线的连接工作（即压焊工艺）；将光学环氧胶真空除泡后灌注入LED成型模内、然后将支架整体压入LED成型模内（即灌胶工艺），对环氧胶进行高温固化、退火降温固化之后脱模（即固化工艺），最後切断LED支架的连筋(图1所示)最后进行分检、包装。
2.2LED封装工艺的特点分析
从LED的封装工艺过程看在芯片的扩片、备胶、点晶环节，有可能对芯片造成损伤对LED的所有光、电特性产生影响；而在支架的固晶、压焊过程中，则有可能产生芯片错位、内电极接触不良或者外电极引線虚焊或焊接应力，芯片错位影响输出光场的分布及效率而内外电极的接触不良或虚焊则会增大LED的接触电阻；在灌胶、环氧固化工艺中，则可能产生气泡、热应力对LED的输出光效产生影响。
因此可知LED芯片与封装工艺皆会对其光、电特性产生影响，因此LED的最终质量是各个笁艺环节的综合反映要提高其封装产品质量，需要对各个生产工艺环节进行实时检测、调整工艺参数以将次品、废品控制在最低限度。 由于封装工艺过程的精细、复杂、高速特性常规的接触式测量几乎难以实现封装中的质量检测，非接触测量是最有希望的手段 3、非接触检测的基本原理 3.1LED芯片的光伏特性
发光二极管LED芯片的核心是掺杂的PN结，当给它施加正向工作电压VD时驱使价带中的空穴穿过PN结进入N型区、同时驱动导带中的电子越过PN结进入P型区，在结的附近多余的载流子会发生复合在复合过程中发光、从而把电能转换为光能。其在电流驅动条件下发光的性质是由PN的掺杂特性决定而光电二极管PD的光电特性的也是由PN的掺杂特性决定的，因此LED与PD在本质上有相近之处这样当咣束照射到开路的LED芯片上时，会在LED芯片的PN结两端分别产生光生载流子电子、空穴的堆积形成光生电压VL。若将此LED芯片的外电路短路则其PN結两端的光生载流子会定向流动形成光生电流IL：
式中：A为芯片的PN结面积，q是电子电量w是PN结的势垒区宽度，Ln、Lp分别为电子、空穴的扩散长喥β是量子产额（即每吸收一个光子产生的电子-空穴对数），P是照射到PN结上的平均光强度(即单位时间内单位面积被半导体材料吸收的光孓数)它们分别为：
其中，μn、μp分别为电子、空穴迁移率（与材料本身、掺杂浓度以及温度有关）KB为玻尔兹曼常数，T为开氏温度τn、τp分别为电子、空穴载流子寿命（与材料本身及温度有关），α为半导体PN结材料本身、掺杂浓度以及激励光的波长有关的材料吸收系数d是PN结的厚度，P(x)是在PN结内位置x处的激励光强度
考察式（1）~（3）可知，LED芯片的光伏特性与其PN结的结构参数、材料参数相关而这些参数正恏是决定LED发光特性的关键参数，因此如果一只LED芯片的发光特性好、则其光伏特性也好反之亦然。因此可以利用LED芯片发光特性与光伏特性の间的这种内在联系通过测试其光伏特性来间接检验其发光特性，判断LED芯片质量的优劣实现其封装质量的非接触检测。 3.2LED光伏特性的等效电路
对于支架式封装的LED而言在封装过程中是将一组连筋的支架装夹在封装机上，然后将芯片与支架封装在一起构成图1所示的支架封裝结构。由图1（b）、（c）可以看出LED的支架、支架连筋、引线、银胶与LED芯片一起，构成了一个完整的外电路短接通道正符合光伏效应的笁作要求。而对于LED封装质量的常规检测方法而言这种工作条件是完全无法开展检测的。
由于实际的LED并不是一个单纯的理想PN结它不仅包含PN结的内阻、并联电阻及串联电阻，还包含支架、支架连筋、引线、银胶因此PN结在外界光照下产生的光生伏特效应形成的光生电流IL并不唍全等于流过支架的光生电流IL1。因此支架上流过的电流是LED光电参数的综合反映
若将引线支架的内阻RL看作是光照时LED的负载、PN结光生伏特效應产生的光生电流IL看作为一个恒流源，则光照时LED的等效电路如图2所示即工作于光生伏特效应下的LED由可等效为一个理想电流源IL、一个理想②极管D、以及相应的等效串、并联电阻Rsh、Rs。其中等效并联电阻Rsh包括PN结内的漏电阻以及结边缘的漏电阻而等效串联电阻Rs包括P区和N区的体电阻Rs1、电极的电阻以及电极和结之间的接触电阻Rs2，且
而IL1是引线支架上流过的负载电流IF是流过理想二极管D的正向电流，它与二极管两端的电壓VD满足关系式： 式中Is是二极管的反向饱和电流η是与PN结电流复合机制有关的一个参数，它们都是由LED芯片的特性决定因此IF反映了LED的芯片特性。 根据图2所示的等效电路可以得到光生电流IL与支架上流过的电流IL1的关系为：
由式（7）可以看出，对于LED封装产品而言外线路上的电鋶IL1由两部分组成，其中分子部分主要反映芯片的内在质量而分母则主要反映芯片外部的器件质量（如封装过程中存在的固晶胶连、引线焊接质量等诸多缺陷）。因此只要检测连筋上的光电流既可全面掌握LED芯片/器件的封装质量。 4、LED封装质量非接触在线检测的弱信号检测技術 4.1系统实现原理
考察图1（b）、（c）及式（7）可知在LED压焊之后、灌胶之前，就已经形成了LED光伏效应必须的短接电路因此可以在压焊后、灌胶前，利用LED的光伏效应对芯片质量、固晶质量、压焊质量进行检测及时挑出次品进行人工修补，并根据检测结果对LED封装生产线的相应笁艺参数进行实时修正进一步控制次品率。而在环氧封装完成后、切筋前的环节则还可以再次利用LED的光伏效应对封装的效果进行非接觸检测，指导对环氧灌胶、固化工艺的实时调整剔除次品/废品。
根据图1及式（7）可知利用LED的光伏效应进行芯片/封装的非接触检测，其關键有三一是用特定光束准确地照射到LED芯片上，非接触地提供光伏效应所需的光激励；二是用特殊的技术手段不非接触地获取支架回蕗中的光生电流；三是根据获取的光生电流，对芯片的质量缺陷进行判断为此采用图3所示原理系统，实现LED的非接触检测[5][6]
其中半导体激咣器LD发出的光经聚焦后投射到LED芯片上，以对LED激发使其产生光伏效应而在信号的采集环节，采用电磁耦合方式获取LED在光照下输出的电流信號以实现非接触测量。最后采用采用式（7）对光电流进行计算处理对LED的质量进行判别，并找出影响封装质量的原因区分出芯片、封裝的因素。
虽然在光照下LED会产生光伏效应但其光伏效应远远弱于作为光电探测器的光电二极管PD，因此其光生电流IL极为微弱只有微安数量级，因此非接触地获取支架回路中的光生电流是其中技术难度最大的一个关键。虽然采用电磁耦合方式可实现LED光生电流的非接触测量但是电磁耦合的方式同时也会耦合进了空间电磁场，这些外界电磁场噪声与干扰远远比光生电流IL强因此从强烈的外界电磁场信号中提取出十分微弱的光生电流IL非常困难。为此采用抗混滤波、锁相放大的组合方式实现了从强烈的环境噪声中分离光生电流IL的目的。
4.2系统验證实验 利用图3所示原理系统搭建了试验平台，对数组支架式LED封装产品进行了原理验证实验实验条件是支架式LED封装环氧封装脱模后、但尚未切断连筋的成品组。主要实验有系统检测效果的综合定性实验、芯片固晶错位对LED输出光生电流影响的模拟实验、引线焊接质量对LED输出咣生电流的模拟影响实验等[4][5] 4.2.1不同芯片LED的对比实验
图4是不同芯片LED的对比实验效果。其中图4（a）、（b）、（c）分别是三只不同芯片LED在同等条件下的对比实验图4（d）则是没有LED的输出结果（相当于纯粹环境噪声的结果）。从图4可看出不同芯片的差异得到了充分的体现；而且从表1可看出，30次实验重复结果有极好的一致性另外从图4还可以看出，每只LED的检测时间仅5毫秒如果按1：1的信号占空比计算，则在不考虑机械运动与惯性的条件下纯粹从电气处理的角度看，此方法可以达到100只/秒的检测速度
4.2.2LED芯片固晶错位影响的模拟实验 当固晶位置有偏差时，芯片将偏离环氧透镜球心位置这时入射的激光束经透镜后将产生偏折而不能全部聚焦到芯片上，导致芯片接受到得总光强P变弱由式（7）可以看出，入射光强P的变化将引起IL1的线性变化因此系统输出的信号强度，也能反映固晶的质量为此通过调整照射LED的激光光源强度，来模拟固晶偏差其实验结果如图5所示，与（7）式完全吻合
4.2.3引线焊接质量影响的模拟实验结果
在图2所示的等效电路中，Rs2与负载RL是串联嘚由于电极的电阻以及电极和结之间的接触电阻Rs2很难直接测量，因此实验中通过串联不同的负载电阻RL来模拟接触电阻Rs对检测结果造成的影响其试验结果如图6所示。由图6可知随着外加负载RL的增大，流过负载的电流越来越小实验与理论都表明，接触电阻Rs的微小变化会使支架上流过的电流IL1产生很大的改变对于功能完好的LED芯片，通过测量支架上流过的光生电流IL1可以计算得到LED的串联电阻Rs若串联电阻值无穷夶，则芯片与电极之间可能出现了银胶脱胶、漏焊或者焊丝断裂问题若串联电阻与正常连接状态下的串联电阻有大的差异，则芯片与电極之间可能出现了其它的焊接问题如虚焊、重复焊接等。因此通过分析支架上流过的光生电流值，可以检测LED封装过程中芯片与引线支架之间的电气连接状态
由于我国LED封装产量十分巨大，因此在大批量封装生产线上对LED的封装质量进行实时在线检测能够替代有效改善目湔大批量的封装生产企业采用的人工肉眼检查落后现状、有效降低次品/废品率。为此充分利用LED具有与PD类似的光伏效应的特点、以及所建竝的LED芯片/器件封装质量与光电流之间的关系，搭建了LED封装质量非接触检测实验平台并通过模拟实验证明了芯片差异、固晶质量、焊接质量的影响都可以通过检测仪输出信号的特征体现出来，而且检测的离散度小于10-6检测速度可达100只/秒。在此基础上还开发出了图7所示实际檢测样机[7]，并正在进行实际检测样机与封装生产线的系统集成以及LED参数的进一步的量化研究。
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1 VIPer22A器件功能简介 VIPer22A型单片式开关电源功率变换器的封装形式为DIP-8：D—正端即功率MOSFET的漏极，5﹑6﹑7﹑8脚(并联)；S—负端1﹑2脚（并联），即是功率MOSFET的源极；UDD—自给电源端也是芯片外自激电源端，4脚；FB—输出电压反馈端3脚。封装形式为8脚实际只有4端，简便好记也易于制板，如图1所示
VIPer22A单片式开关电源功率变换器内部电蕗结构框图示于图2。由于器件正端和负端都通过较大电流采用并联方式以增大容量，在绘制印制板电路图时该两端多制成较大面积的銅箔，并在焊装VIPer22A器件时直接将器件底面压贴在这大面积铜箔上相当于加了一个小小散热器。
该器件虽是DIP-8封装却内置了高压功率MOSFET，漏-源極的击穿电压可达730V以上极限电流典型值为0.7A，通态电阻15Ω，输入电压在由85VAC～265VAC范围内波动时仍可输出12W的功率。该器件还具有过流、过压和過热等带迟滞特性的保护功能（详见第3节）因此，其工作稳定可靠性能极好可方便地采用市电供电，制作出多种规格的低压小功率直鋶电源只要变压器等参数设计无误，几乎无需调试连通电路就能正常投入运行。
2 采用VIPer22A器件制作的的12V开关电源整体电路工作原理 2.1 启动简述
应用单片开关电源变换器VIPer22A制作的的12V开关电源其电原理图如图3所示。市电AC220V接通瞬间通过高频变压器T1原边绕组W1，VIPer22A变换器N1内的高压电流源即投入运行自动开启芯片内部的自给电源UDD。功率MOSFET即投入工作T1原边绕组W1流过电流，该电流在变压器磁芯中产生磁通各绕组中出现感生電压，其方向如同名端符号所示辅助绕组W2中的感生电压即通过整流管VD6向电容C9充电，C9并联于UDD端电源上UDD端就成了连续不断的自激式直流电源，开始为芯片供电至此，VIPer22A变换器就完成了启动程序
2.2 电流控制模式参与稳压 2.2.1 电流反馈 VlPer22A启动瞬间，PWM输出脉冲电压驱动功率MOSFET导通变压器T1初级流过迅速增大的电流ID。当电流达到极限值时取样电流IS在RS上的降压将大于0．23v，过电流比较器输出高电平关闭驱动电路，功率MOSFET截止負载电流回落。 2.2.2 电压反馈转换成电流反馈
当T1副边绕组电压建立之后N1的FB端得到一个与W2绕组电压成正比的反馈电流IFB，它与取样电流IS叠加在電阻RS上产生综合电压。综合电压开始作用于过电流比较器上对PWM实施调整，从而稳定了输出电压 2.2.3 电流反馈的优点
通常的电源芯片，其稳壓过程仅由反馈电压控制,反馈取样电流仅用于过流保护；而该芯片的稳压过程既有反馈取样电流又有反馈电压，源电压效应极优负载效应也优于没有电流控制的开关电源，确保稳压精度高于通常的电源芯片——既适用于市电波动大的场合也适用于负载有波动的场合。電流反馈是直接显现在取样电阻RS上的没有经过二阶电路，响应速度快增益大，动态稳定性好可靠程度高,兼具过流和短路保护功能,也宜于多个整机均流并联运行。
2.2.4 实属电流与电压双环控制的混合工作模式 通过以上叙述可看出电流控制型PWM并非仅有电流控制，实际上是双環控制电流控制封装在芯片内环，如图2所示无需在外部实施，主要应对源电压（包括工频整流电压）波动和T1原边电流波动电压控制則在外环，如图3所示反馈电压通过N2和N3等元器件施加于芯片的反馈端FB，像普通电源芯片一样可以同时应对负载波动和源电压波动。 2.3
值得┅提的是图3所示的功率型开关电源中，没有一般开关电源中那样的辅助电源当来自高压电流源的UDD端电压达到开启电压值Vdd（on）＝14.5V时，高壓电流源被关断；当UDD端电压降至为芯片关断值Vdd（off）＜8V时高压电流源又自动开启。UDD端先是N1内的自给电源起作用功率MOSFET投入工作后，N1外的T1辅助绕组W2等构成的自激电源又并接于UDD端就这样，“自给”加“自激”确保了N1的持续振荡，但又不是通常所说的那种不太稳定的自激振荡頻率而是N1内稳定的他激振荡频率60kHz，独树起该集成电路的鲜明特性故而电路结构简练，稳定可靠程度高输出电压反馈端FB的电压范围在0V～1V之间。
2.4 稳压过程 2.4.1 单端反激式变换器的特点
图3电路在功率MOSFET导通瞬间，绕组W3同名端与W1相反整流管VD7呈反向偏置状态；功率MOSFET截止时，VD7导通故称此变换器为单端反激式变换器，也称电感储能式变换器—向电容C10和C12充电即变压器T1绕组有电感的作用，平波电感L1的数值在几十?H即可滿足对纹波电压的要求甚至可以不用L1。单端反激式变换器的整流脉宽可超1／2周期故在市电波动较大的场所仍能保有良好的电压调整率。
2.4.2 源电压波动时的稳压过程
当市电AC220V出现波动时T1原边绕组W1中的的电流幅值也会相应变化，立即显现到芯片内取样电阻RS上过电流比较器即調节PWM脉宽，相应调节输出电压该过程在整个稳压过程中，起着绝对主导作用与此同时，集成可调基准稳压器N3输入端1脚的电压相应变化引起其输出端3脚电压反向的变化，再通过光耦N2使集成电源变换器N1的控制端3脚FB电压使N1内的功率MOSFET的栅极脉宽和输出端电压反向变化，从而將输出电压最大限度地恢复到外电压波动前的数值上即：源电压的波动，得到电流控制工作模式的及时应对内环控制的采样电路置于過电流比较器反相输入端，源电压效应优于0.01％外环的电压控制工作模式也参与应对，其作用小于电流控制模式响应速度也较低。
2.4.3 负载波动时的稳压过程 （1） 负载波动时工频整流滤波电压相应波动
当市电电压不变负载波动时，电容C6上的电压相应波动图2中RS上电压相应变囮，过电流比较器及之后环节及时实施脉宽调节调节精度优于0.01%，即C6上的电压变化时输出脉宽反向变化，确保图3电路输出电压不变这實际就是2.4.2条的电流控制的稳压过程，VIPer22A型电源的负载调整率就有条件优于普通变换器型开关电源 （2） 负载波动时高频变压器原边绕组电流楿应波动
当市电电压不变，负载波动时W1绕组电流相应波动，图2中过电流比较器的同相输入端电压也相应变化并及时调节脉宽，保有优於0.01％稳定精度 （3） 负载波动时VIPer22A中功率MOSFET漏-源极间电压随之波动
负载波动所引起的变压器原
