超紧凑型:EDP

封装尺寸仅 0.6 x 0.3 mm 的超紧凑型短波红外(SWIR)LED 封装
采用业界首款基于倒装芯片结构与 InP 材料的 SWIR LED 芯片*1
Marubeni America Corporation(以下简称"MAC")宣布,已开发出封装尺寸为 0.6 x 0.3 mm 的超紧凑型 LED 封装("EDP 封装"),工作波长范围为 1050 至 1650 nm(即 SWIR 区域),并将于 2024 年 11 月起在日本国内及海外开始发货测试样品。
SWIR 区域的波长适用于智能手机等小型电子设备、生命体征传感及近距离传感器等应用,以及利用 1100 至 1350 nm"第二生物窗口"和 1550 至 1800 nm"第三生物窗口"进行非侵入式深层测量与成像*2。然而,受限于器件尺寸,市场对更小尺寸 LED 封装的需求持续存在。
为满足这一需求,我们的制造合作伙伴采用了业界首款基于倒装芯片结构与磷化铟(InP)材料的 LED 芯片,无需在封装侧预留引线键合空间,从而大幅缩减了封装尺寸。此外,无引线设计消除了引线对发光面产生的遮光效应,提升了输出功率及照度分布均匀性。
此外,由于本产品为芯片受透明树脂保护的 LED 封装,与裸芯片相比,焊接贴装更为便捷。其封装尺寸与片式电阻等小型电子元器件的 0603 尺寸(0.6 × 0.3 mm)相当,可在基板贴装过程中按照 0603 尺寸元器件的方式进行处理。
因此,本产品不仅有望应用于智能手机等器件尺寸受限的小型电子设备、生命体征传感及近距离传感器等领域,还有望推动生物传感研究的进步,并提高非侵入式生物诊断的精度。
我们将持续开发更先进的 LED 及 LED 封装,继续支持社会的技术创新。
通过生物组织中的分子振动,使其适合进行深层组织观测与传感。此波长范围称为"生物窗口"。

与 Ushio 前代产品的对比(本产品位于左侧)

主要应用

移动设备传感光源
生物传感光源

型号命名规则
本封装名称为 EDP。
咨询时请注明 EDP,以便获得更顺畅的服务。
量产阶段型号可能发生变更,敬请谅解。
示例:EDP1200F-1027-X
(a) (b) (c) (d) (e) (f)
(a)EDP:封装系列名称
(b)1200:峰值波长
(c):F:LED 芯片结构类型(不可选选项)
(d)1:芯片数量(1:单芯片)
(e)027:LED 芯片尺寸(027:270μm*170μm)
(f) -X:样品原型(量产后不含此后缀)

参考资料
对生物传感领域的贡献
SWIR 区域涵盖 1100 至 1350 nm 的"第二生物窗口"和 1550 至 1800 nm 的"第三生物窗口"。由于光线对生物组织的穿透深度更大,这些窗口可使光线以非侵入方式到达生物组织深处,适用于非侵入式深层测量与成像;利用这一特性,可为评估生物组织内的细微结构与病变提供更为精确的信息(见图 1)。

图 1

此外,SWIR 区域还包含水、葡萄糖、乙醇和胆固醇等多种物质的吸收谱带。通过检测并精确量化 SWIR 光的透射率和吸收率,可更便捷地监测重要生物指标,这有望推动生物传感领域的研究进步,并提升非侵入式生物诊断的精度。
*1 依据我们的制造及设计合作伙伴(USHIO INC.)开展的研究。
*2 波长约为 700 至 2500 nm 的红外光,其散射和吸收较少

超紧凑型:EDP

Product # Discontinued? Datasheet Wavelength (nm) Package Type Package Size Forward IF(mA) Current Total Radiated Power Po(mW) Viewing HalfAngleΘ1/2 (degree)
EDP1100F-1027-X No 1100 SMD 0.6mm x 0.3mm 20 5.4 70_70
EDP1300F-1027-X No 1300 SMD 0.6mm x 0.3mm 20 3.8 70_70
EDP1450F-1027-X No 1450 SMD 0.6mm x 0.3mm 20 2.2 70_70
EDP1200F-1027-X No 1200 SMD 0.6mm x 0.3mm 20 4.5 70_70
EDP1050F-1027-X No 1050 SMD 0.6mm x 0.3mm 20 3 70_70
EDP1650F-1027-X No 1650 SMD 0.6mm x 0.3mm 20 1.1 70_70
EDP1550F-1027-X No 1550 SMD 0.6mm x 0.3mm 20 1.4 70_70

EDP 系列

EDP 系列代表 Tech-LED 超紧凑型封装 LED 芯片产品线,将小型化推向高科技应用的极限。EDP 器件本质上是经最少量封装的裸 LED 芯片,封装尺寸最小可达 0.6 mm × 0.3 mm,堪称微型尺寸。(事实上,0.6 × 0.3 mm 对应英制 0201 封装尺寸。)这是市场上尺寸最小的封装 LED 之一。EDP 系列的开发旨在满足微电子领域的新兴需求,例如微型 LED 显示屏、空间受限的光学传感器,以及需要将数十乃至数百颗微型 LED 阵列排布的各类应用。尽管尺寸极小,EDP LED 仍支持包含 SWIR 在内的特殊波长及标准颜色,是设计工程师在微观尺度集成光源的有力工具。

EDP 超紧凑系列特点

  • 极小封装尺寸(0201 级): EDP LED 尺寸极为微小,堪比一粒沙。封装面积约为 0.18 mm²(0.6 mm × 0.3 mm),几乎不占用 PCB 空间。此尺寸等级允许将发光元件放置于高密度阵列或任何其他光源无法嵌入的微小腔体中。作为参照,一枚针头上即可并排放置数颗 EDP LED。其低轮廓设计意味着几乎与 PCB 齐平贴装,这对微型显示屏或高度集成堆叠电子器件等应用极为有利。超紧凑封装通过先进工艺实现,LED 芯片本身同时构成”封装”的结构基础与电气基础——类似于芯片级封装(Chip-Scale Package),但 EDP 甚至可省去传统衬底,直接在芯片上设置可焊接触点。
  • 针对阵列与矩阵组装优化: EDP 系列通常用于需要密集排布大量 LED 的场景。为此,我们以适合阵列组装的形式供货(例如超细节距编带或晶圆级形式)。可使用针对小芯片贴装配置的标准 SMT 设备进行贴装。贴装至 PCB 或衬底后,其微小尺寸可轻松实现低于 1 mm 的像素间距——这对微型 LED 显示屏或高分辨率传感阵列至关重要。设计工程师可利用 EDP 器件构建接近裸芯片密度的 LED 矩阵,同时兼具封装器件的便利性。无论是制作 10×10 阵列的小型矩阵,还是用于显示屏的数千颗阵列,EDP 均可在无需手动芯片键合的条件下实现。
  • SWIR 及特殊波长能力: Tech-LED EDP 产品线的差异化优势之一,在于其不仅涵盖可见光微型 LED,还包括短波红外(SWIR)微型 LED 芯片。历史上,SWIR LED(如 1300–1600 nm)因效率低下和散热需求而受限于较大封装。然而,我们已将 SWIR 技术引入 EDP 格式,这意味着工程师现可获得超紧凑形式的 1350 nm 或 1550 nm LED 芯片。这对 SWIR 成像与传感阵列(例如,用于多光谱成像仪场景照明的 SWIR LED 矩阵)极具价值。这与我们在晶圆级提供的InGaAsP SWIR LED 芯片产品线一脉相承。现在,这些芯片已可以微型可焊封装形式供货。在可见光方面,EDP 还覆盖 UV 至 NIR 波段——因此工程师可在极小的光学模块内并排混用 UV、可见光和 SWIR EDP LED,实现宽光谱覆盖。
  • 微型 LED 显示屏与指示灯的理想选择: EDP 是微型 LED 显示屏创新的核心。对于需要微型投影的 AR 眼镜或 HUD,以微型 LED 作为像素(单颗 LED 可能仅有数十微米)是实现高亮度与高效率的理想方案。我们的 EDP 芯片正是此类像素的供体。由于已完成预封装,集成难度低于裸芯片,可直接以矩阵形式键合至驱动电路衬底。EDP 级 LED 可实现超过 1000 PPI(每英寸像素数)的高分辨率 LED 阵列。此外,在传统电子产品中,EDP LED 还可充当微型指示灯——例如,在极小器件或 PCB 上作为状态指示灯使用,而即便是 1.6 mm(0603)的 LED 也显得过大。以极低功耗,EDP LED 仍可发出可见光点,满足指示灯需求,同时几乎不占用 PCB 空间。
  • 传感集成定制化:得益于其微小尺寸,EDP LED 还可直接集成至传感器封装或 MEMS 器件中。我们可提供支持嵌入定制腔体或非常规衬底的供货形式。例如,一组 EDP 红外 LED 阵列可与光电探测器集成在同一硅芯片上,在微通道中实现发光与探测,构建片上实验室(Lab-on-Chip)全集成光学传感器。微小尺寸与低热输出(脉冲驱动或低电流下)确保其对环境干扰极小。总之,EDP LED 使光发射器与半导体传感器之间的集成程度达到了此前难以实现的水平。具体示例:开发微型光谱仪的企业可将多颗不同波长的 EDP LED 嵌入光电探测器阵列周围,构建片上多波长照明器,在数毫米范围内完成样品分析。

EDP 超微型 LED 应用领域

EDP 系列 LED 的潜在应用横跨多个前沿科技领域。主要应用方向之一为微型 LED 显示屏与微型投影。AR 智能眼镜中,基于微型 LED 矩阵的微型投影仪正在兴起;我们的 EDP(及 EDCC)技术为这些系统提供微型发光元件。若显示屏需要宽度仅 10–20 微米的全彩像素,可通过将微型 EDP 紫外芯片与色转换材料结合,或采用三颗相近尺寸的微型 LED(红、绿、蓝)来实现。EDP LED 可实现的高亮度,确保这些微型显示屏在日光环境下用于增强现实时仍足够明亮。

另一应用领域为光遗传学(Optogenetics)与生物医学植入体。EDP LED 尺寸极小,可附着于神经探针,甚至可在适当封装后注入活体组织,在细胞级别传递光。光遗传学研究人员需要微型光源通过光敏通道激活神经元;附接于细探针的 EDP 蓝光 LED 可精准定位至特定脑区,且不影响周边区域。其微小尺寸可将插入时的组织损伤降至最低。类似地,EDP 红外 LED 可浅层植入,用于连续血糖监测或其他体内传感,通过皮肤发光与生化标志物相互作用,创伤极小。

光纤通信与传感也可充分利用 EDP LED。例如,构建极紧凑的光学发射器:EDP 1300 nm LED 可直接与光纤耦合,或集成至光纤连接器,用于短距通信(如塑料光纤链路)或传感。多种 EDP LED 组合可向多光纤阵列馈光,构建分光传感系统,每根光纤将不同波长传至远端探头(这一方案可制成坚固的多波长化学分析传感头,将电子元器件安全置于远端)。微小尺寸使光源组件极为紧凑,或可在小空间内集成更多光源。

随着消费电子产品持续向更小尺寸演进,EDP LED 同样有其用武之地。设想未来硬币大小的可穿戴设备——它们仍可能需要 LED 用于用户反馈或传感(心率、SpO₂ 等),EDP 可在几乎不占用宝贵空间的条件下满足需求。甚至背光键盘有朝一日也可能为每个按键采用微型 LED,以实现超薄形态,将 EDP LED 嵌入键轴之中。

综上所述,EDP 系列开辟了 LED 近乎像集成电路元器件一样运作的可能性——微小、易于阵列化,可在任何需要光源但空间极度受限的设计中自由部署。Tech-LED 通过提供定制阵列或特殊形式的 EDP LED,支持这些前瞻性应用。我们实际上是在以电子元器件的尺度为产品设计师提供”光的微粒”,赋能微型显示屏、先进生物医疗设备、高密度光学传感器及任何传统 LED 尺寸过大的应用创新。当每一毫米的零头都至关重要时,EDP 系列正是将照明与传感带向下一个小型化高度的解决方案。