深圳市邁科光電有限公司（以下簡稱“邁科光電”）是一家集光源封裝產品的研發，制造，銷售和服務于一體的國家高新技術企業。主要致力于高端非標半導體固態光源（LED、VCSEL）生產，提供客戶高品質、定制化、個性化的封裝產品，產品廣泛運用于手機，生物醫療，安防監控，POS機，PD，車機工控等便攜式數碼產品。
12月26日，邁科光電研發總監王森在VCSEL大會暨手機產業資源精準對接會、全球首屆VCSEL應用大會上主題演講《VCSEL封裝工藝技術解析》中談到，VCSEL是機器視覺里面最明亮的眼睛之一。而要把VCSEL用在消費類電子以及手機上，就會不免與LED進行對比，那么，它們兩個有什么區別呢？
邁科光電研發總監王森
“目前我們LED的PCE(即光電轉化效率)已經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商都已經能夠生產達到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，王森為現場嘉賓們詳細解析了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。
封裝方式外觀來看特別簡單，就是從底往上的過程，分別是固晶、焊線、壓模、組裝到后端的測試。當通電的時候，VCSEL芯片會發熱，熱量會通過焊接層，主要由底部的陶瓷基座進行吸收及散熱。
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，同為陶瓷基座，氮化鋁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）不需要進行二次光學的整合。所以為了保證結構以及芯片與衍射器之間的穩定性，借助于高分子環氧材料在高溫時候的低蠕變現象，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，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2.5毫米和一個5毫米的點，在光源點亮的時候進行溫度對比。
在5毫米的點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，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造成一定的影響。其認為，一旦焊接層出現偏斜的話，可能導致光斑在目標區域發生偏移，從而導致建模的缺失。即便算法公司和模具廠商可以去修進這種誤差，但是產品一致性差是非常嚴重的質量問題。所以在封裝端控制芯片的平整度可以大幅度提高產品的一致性及良率。
01月07日 18:14
