深圳市邁科光電有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“邁科光電”）是一家集光源封裝產(chǎn)品的研發(fā)，制造，銷(xiāo)售和服務(wù)于一體的國家高新技術(shù)企業(yè)。主要致力于高端非標半導體固態(tài)光源（LED、VCSEL）生產(chǎn)，提供客戶(hù)高品質(zhì)、定制化、個(gè)性化的封裝產(chǎn)品，產(chǎn)品廣泛運用于手機，生物醫療，安防監控，POS機，PD，車(chē)機工控等便攜式數碼產(chǎn)品。
12月26日，邁科光電研發(fā)總監王森在VCSEL大會(huì )暨手機產(chǎn)業(yè)資源精準對接會(huì )、全球首屆VCSEL應用大會(huì )上主題演講《VCSEL封裝工藝技術(shù)解析》中談到，VCSEL是機器視覺(jué)里面最明亮的眼睛之一。而要把VCSEL用在消費類(lèi)電子以及手機上，就會(huì )不免與LED進(jìn)行對比，那么，它們兩個(gè)有什么區別呢？
邁科光電研發(fā)總監王森
“目前我們LED的PCE(即光電轉化效率)已經(jīng)達到了理論的極限值，大概是32%的光電轉化效率。而VCSEL在這方面的表現尤為突出，目前我們的各大芯片廠(chǎng)商都已經(jīng)能夠生產(chǎn)達到38%、40%甚至42%的光電轉化效率的VCSEL芯片，但是即便如此，在未來(lái)VCSEL達到50%的光電轉化效率，仍然有50%的電能轉化成不需要的熱能。”王森說(shuō)道。因此，如何在封裝端解決散熱問(wèn)題尤其重要。
隨后，王森為現場(chǎng)嘉賓們詳細解析了VCSEL TOF封裝工藝，熱底座結構、封裝材料及工藝選擇。“邁科光電的VCSEL（TOF）封裝結構，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(guān)來(lái)看特別簡(jiǎn)單，就是從底往上的過(guò)程，分別是固晶、焊線(xiàn)、壓模、組裝到后端的測試。當通電的時(shí)候，VCSEL芯片會(huì )發(fā)熱，熱量會(huì )通過(guò)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熱系數更高的氮化鋁陶瓷，王森解釋?zhuān)瑸樘沾苫X的導熱系數是氧化鋁的5到6倍。”
王森表示，為了保證整體的框架穩定性，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。因為VCSEL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。所以為了保證結構以及芯片與衍射器之間的穩定性，借助于高分子環(huán)氧材料在高溫時(shí)候的低蠕變現象，可以保證高溫下VCSEL（TOF）光源的整體結構完整性和穩定性。
與此同時(shí)，王森對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)行溫度對比。
在5毫米的點(diǎn)溫度相差不多的情況下，芯片內部的溫度大概相差4到5度。所以共晶工藝有更良好的導熱率，與此同時(shí)，芯片溫度越低，PCE能夠越高，表現的光功率特性也越好。
王森表示，從焊接工藝的角度，焊接層導熱率的高低會(huì )對VCSEL芯片的PCE造成影響，另一方面，焊接層的平整性對封裝成品特性也會(huì )造成一定的影響。其認為，一旦焊接層出現偏斜的話(huà)，可能導致光斑在目標區域發(fā)生偏移，從而導致建模的缺失。即便算法公司和模具廠(chǎng)商可以去修進(jìn)這種誤差，但是產(chǎn)品一致性差是非常嚴重的質(zhì)量問(wèn)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
