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市场上具有集成ESD保护的陶瓷基板LED优势

 时间:2022-04-19     浏览:88     分享

早期印刷电路板不仅仅是元器件的载体材料和再分布层,而现在越来越多的功能被直接嵌入到电路板中,借助CeraPad™,在TDK现有成功开发出具有集成ESD保护的超薄陶瓷基板,也是特别适用于LED

 

如今LED是建筑物内外照明系统中最为先进技术,此外,LED现在在智能手机中很常见。用于手电筒和相机闪光灯功能,而各种车辆的车头灯和其他照明系统同样基于这种照明技术。尽管LED具有高能效和寿命长等巨大优势,但他仍有一个严重的缺点,与所有半导体一样,它们对静电放电(ESD)非常敏感。

 

因此,现有解决方案需要相应的分立保护组件,具体取决于各个LED的串联和并联连接。而适合此目的的器件是TVS二极管,这些SMD组件不会因温度而降额,并且可以使用焊接工艺进行安装,而不是在PCB上进行复杂的引线键合。那么图1显示了一种用于保护LED免受ESD影响的传统解决方案。

 

然而离散方法的关键缺点是实际光源对印刷电路板表面的使用效率较低。此外,保护元件阻碍了LED产生的光的最佳辐射,从而降低了LED的效率。

 

如今为了解决这个问题,TDK对CeraPad采取了全新的方法,将公司在小型化多层ESD保护元件和LTCC陶瓷基板开发方面的长期经验非常优雅地结合在一起。CeraPad是一种集成了ESD保护的超薄陶瓷基板。这对于满足最大小型化和最佳ESD保护需求,从而在敏感应用中实现了最高程度的ESD集成。因此,在它完全消除了对额外分立ESD组件的需求,使LED的安装密度大大增加,由于更有效地使用陶瓷基板表面。

 

CeraPad远优于硅基齐纳二极管,这种功能性陶瓷晶圆是理想的LED陶瓷基板ESD强度高达30kv。这比仅提供8kv的齐纳二极管高出三倍以上。CeraPad还可以为从CSP0707CSP1515的标准LED元件实施定制的芯片级封装(CSP),具有相当高的封装密度。

 

此外,CeraPad提供6 ppm/k的低热膨胀系数,几乎与硅基LED相同。因此,当温度变化时陶瓷基板和LED之间没有临界机械应力。此外,陶瓷基板具有至少22W/mk的高热导率,可通过银热通孔进一步提高。另外优势是250MPa的高弯曲强度,基材厚度仅为300µm400µm

 

CeraPad接触垫可设计用于标准SACSn/Ag/Cu260℃)回流工艺和共晶键合(AuSn320℃)。根据图3显示了使用CeraPad实现的LED单元的设计。

在使用LED矩阵阵列的自适应前照灯,而CeraPad不仅适合用作集成ESD保护的LED芯片陶瓷基板,而且与传统印刷电路板一样,也可以同时用作重新分布层。以这种方式可以实现多达十个这样的再分布层,并且这里的热导率随着每增加一层而降低。然而,在CeraPad陶瓷基板上,可以放置多达1000个紧密封装的LED,这些LED可根据客户要求单独控制如图。

使用这项技术,设计人员可以在量小的空间内创建创新的高分辨率照明效果,例如智能手机中的多个LED闪光灯、汽车内部照明系统或汽车的自适应前照灯。

 

CeraPadTDKCeraDiode产品组合的扩展,其中包括采用创新晶圆技术的强大陶瓷ESD保护组件以及模块化解决方案。借助 CeraPadTDK 现在提供有吸引力的定制封装解决方案,既能应对 IC 灵敏度不断提高的技术挑战,又能继续推动 LED 模块的小型化。对于客户而言,这为优化照明设计和进一步提高 LED 的光输出提供了极具吸引力的可能性。