LED(diodo emisor de luz) se ha convertido en el internacional emergente industria estratégica competencia puntos calientes. En la cadena de la industria de LED, el upstream incluye materiales de substrato epitaxiales, viruta diseño y fabricación, midstream cubre tecnología de envasado, equipos y tecnología de pruebas, aguas abajo pantalla LED, iluminación y aplicaciones de iluminación. En la actualidad, el principal uso de LED azul + fósforo amarillo tecnología para lograr blanco LED de alta potencia, es decir, a través de la parte de LED azul GaN-basado de la luz para estimular el fósforo amarillo de YAG (granate de aluminio itrio) emisión de amarillo azul y la otra parte de la azul luz emitida por el fósforo, el fósforo amarillo emite luz amarilla y mezcla la luz azul para obtener luz blanca. Blu-ray LED chip emitido por la luz azul a través de la capa alrededor del fósforo amarillo, el fósforo es parte de la luz azul después de que la cuestión del espectro de luz amarillo claro, azul y amarillo espectro de luz se superponen después de la formación de luz blanca.
Embalaje de LED alta potencia como un importante eslabón en la cadena industrial, es promover el iluminación del semiconductor y mostrar a la base práctica de tecnología de fabricación. Sólo a través del desarrollo de la resistencia termal baja, eficacia alta y alta confiabilidad de los envases de LED y tecnología de fabricación, la viruta del LED para la buena protección mecánica y eléctrica, reducir la mecánica, eléctrica, térmica y mojado Factores externos sobre el rendimiento del chip, Chip estable y confiable de trabajo para proporcionar eficiente y sostenido alto de rendimiento de iluminación y mostrar, ventajas de ahorro de energía LED específicas y promover el semiconductor todo iluminación y pantalla desarrollo benigno de la cadena de la industria. En vista de las empresas extranjeras interesadas para los intereses de las consideraciones de mercado, la tecnología relevante y el equipo se toman las medidas de bloqueo y por lo tanto el desarrollo de la tecnología independiente de alta potencia LED embalaje, especialmente blanco Equipo de embalaje de LED es inminente. Este artículo brevemente presentar la investigación y aplicación de campo de embalaje de alta potencia LED, analizar y resumir los principales problemas técnicos en el proceso de empaquetado de LED alta potencia, con el fin de atraer la atención de sus homólogos nacionales, a fin de alcanzar alta potencia LED clave tecnología equipo de autonomía y la
Tecnología de envasado desempeña un papel importante en el rendimiento de los LED. LED empaquetado métodos, materiales, estructura y proceso de selección principalmente por la estructura de chip, propiedades mecánicas / fotoeléctricos, aplicaciones específicas y factores de costo como la decisión. Con el aumento de la energía, especialmente el desarrollo de estado sólido iluminación tecnología necesidades, LED empaquetado óptica, térmica, eléctrica y mecánica estructura presentar requisitos nuevos y más altos. Para efectivamente reducir la resistencia térmica de paquete, mejorar la eficiencia de la luz, debe utilizar una técnica nuevas ideas para llevar a cabo el diseño de envases. De la compatibilidad del proceso y reducir el costo de producción punto de vista, debe realizarse al mismo tiempo con el diseño de chip LED diseño de paquete, es decir, el diseño de chip debería tener en cuenta la estructura de empaque y proceso. Actual estructura de poder LED paquete de las principales tendencias son: tamaño pequeño, minimización de la resistencia térmica del dispositivo, parche plano, resistente a la temperatura más alta de la Unión, maximización de flujo ligero solo; objetivo es mejorar el flujo luminoso, luz eficiencia, reducir la falta de luz, porcentaje de averías, mayor consistencia y fiabilidad. Específicamente, las principales tecnologías de empaquetado de LED alta potencia incluyen: tecnología de dispersión térmica, tecnología de diseño óptico, tecnología de diseño estructural, tecnología de la capa de fósforo, tecnología de la soldadura eutéctica.
1,Ctecnología del antiguo
La temperatura del nodo general no puede superar los 120° C, Nichia, CREE, LumiLEDs incluso, etc. introdujo el último aparato, la temperatura máxima del nodo todavía no puede superar los 1500 º c. Así que el efecto de la radiación térmica de los dispositivos de LED puede ser insignificante, convección y conducción de calor es la principal vía de disipación del calor del LED. En el diseño térmico de los aspectos de la conducción de calor, porque el calor de lo LED de paquete de conducción primer módulo al radiador. Por lo que el material adhesivo, el sustrato es la clave de la tecnología de enfriamiento LED.
Materiales de adhesión incluyen principalmente térmico plástico, aleación y pasta conductora de plata de tres formas principales de la soldadura. La pasta conductora es una clase de material compuesto, formado por adición de polvo de plata en la resina de epoxy, y el adhesivo es endurecido por agregar algunos relleno de alta conductividad térmica, tales como SiC, A1N, A12O3, SiO2, etc., para mejorar su conductividad térmica. La temperatura es generalmente inferior a 200° C,tiene buena conductividad térmica, desempeño de la vinculación y confiable, pero la plata absorción de luz es relativamente grande, resultando en disminución de eficacia ligera.
El sustrato incluye principalmente el sustrato de cerámica, sustrato cerámico y sustrato compuesto de tres maneras principales. Sustratos de cerámica son principalmente sustratos LTCC y sustratos AIN. Sustrato LTCC tiene fácil a la forma, proceso simple, bajo costo y fácil hacer una variedad de formas y de muchas otras ventajas; Al y Cu son conducidos embalaje material excelente sustrato, debido a la conductividad de los materiales del metal, para hacer su aislamiento superficial, a menudo a través de anodizado para formar una delgada capa aislante en su superficie. Materiales compuestos de metal están principalmente basados en Cu los materiales compuestos, materiales compuestos basados en Al. Explored Occhionero et al uso de AlSiC flip chip, dispositivos optoelectrónicos, dispositivos de energía y sustratos termal de alta potencia LED y la adición de grafito pirolítico a AlSiC también cumple los requisitos para mayor disipación del calor. El futuro del sustrato compuesto es principalmente cinco clases: materiales carbonosos circuito monolítico, materiales compuestos de matriz de metal, materiales compuestos de matriz polimérica, compuestos de carbono y aleaciones metálicas avanzadas.
Además, la interfaz de paquete en la resistencia térmica es también grande, es la clave para mejorar el paquete de LED reducir la interfaz y la resistencia térmica de contacto de interfaz, mejorar la disipación de calor. Por lo tanto, es muy importante la elección del material de interfaz térmica entre el chip y el sustrato de la disipación de calor. El uso de baja temperatura o eutéctico de la soldadura, goma de la soldadura o dentro de las nano-partículas del adhesivo conductivo como un material de interfaz térmica, puede reducir la resistencia térmica de la interfaz.
2,Otecnología de diseño ptical
El diseño óptico del paquete LED incluye diseño óptico y diseño óptico externo.
Los siguientes son los mismos que los "
La clave para el diseño óptico es la elección y aplicación de encapsulamiento. En la elección de macetas, requiriendo su alta transmitencia, índice de refracción alto, buena estabilidad termal, buena fluidez, fácil de pulverizar. Con el fin de mejorar la fiabilidad de empaquetado de la LED, pero también requiere encapsulamiento con absorción de la humedad baja, tensión baja, temperatura y protección del medio ambiente y otras características. Agentes compuestos comúnmente usados incluyen epóxido y silicón. Entre ellos, el gel de sílice tiene un alta transmitencia ligera (visible transmitencia ligera superior al 99%), alto índice de refracción (1.4 ~ 1.5), buena estabilidad termal (puede soportar 200° Cde alta temperatura), tensión baja (módulo de Young bajo), absorción de humedad baja (menos de 0.2%) y otras características, significativamente mejor que la resina de epoxy, en envases de LED alta potencia ha sido ampliamente utilizado. Pero la sílice gel performance por el impacto de una mayor temperatura ambiente, afectando la eficacia de la luz LED y distribución de la intensidad de la luz, por lo que el proceso de la preparación de gel de sílice para mejorar.
Diseño óptico externo se refiere a la convergencia del haz luminoso, formar, para formar una distribución uniforme de intensidad de luz de campo claro. Principalmente incluyendo el diseño de la taza del condensador reflexivo (primario óptico) y diseño plástico lente (la óptica secundaria), el módulo de la matriz, también incluye la distribución de la matriz de chip. La lente se utiliza comúnmente en forma de lente convexa, lente cóncava, esférica, lente de Fresnel, lente de modular, objetivo y método de ensamblaje de LED de alta potencia pueden ser utilizados en paquetes herméticos y semi herméticos. En los últimos años, con la profundización de la investigación, teniendo en cuenta los requisitos de integración después de embalaje, para la viga que forma la lente utilizando una matriz microobjetivo, Matriz microobjetivo en la trayectoria óptica puede jugar una convergencia paralela bidimensional, formar, colimación y así sucesivamente, tiene las ventajas del arreglo alta precisión, fácil fabricación y fácil conexión con otros dispositivos planares. La investigación muestra que el uso de Matriz microobjetivo difractiva en lugar de lentes comunes o Fresnel Flexivue mucho puede mejorar la calidad del haz y mejorar la intensidad de salida de luz, LED es la nueva tecnología más prometedora para dar forma a la viga.
3, estructura del paquete del LED
Estructura y tecnología de embalaje de LED tiene un tipo de plomo, viruta a bordo de embalaje basado en el poder, SMD (SMD), directamente carga de cuatro etapas (COB).
4,Ptecnología de recubrimiento de hosphor
Estructura de conversión de luz, es decir, estructura de la capa de fósforo, principalmente para la tecnología de luz blanca de LED, el propósito es LED chip emitido por la menor longitud de onda de la luz en complementarios onda larga (luz blanca complementaria del color) de la luz.
En la actualidad, hay tres formas de producir luz blanca con fósforo: LED azul con fósforo amarillo; LED azul con fósforo rojo, verde; UV-LED con fósforo rojo, verde y azul. Uno de lo LED blanco comercial es sobre todo con el tipo de fósforo amarillo monopastilla, LED azul con rojo, azul LED verde fósforo blanco forma solamente en Osram, Lumileds y otras compañías informaron sobre la patente, pero todavía no comercializados productos aparecen y UV-LED con fósforo tricolor todavía está en el desarrollo de la forma. En la siguiente tabla se muestran las ventajas y desventajas de diferentes fósforos para producir LED blanco.
Métodos de recubrimiento existentes, como se muestra a continuación, tienen sus ventajas y desventajas. Actualmente ampliamente utilizado en el método de la capa de fósforo es el fósforo de la mezcla y encapsulamiento y luego directamente en el chip. Puesto que es difícil de controlar con precisión el grosor y la forma de la capa del fósforo, el color de la luz saliente no coincide con la aparición de azul parcial o amarillamiento. Investigación de GE por Arik et al., muestra que el fósforo está cubierto directamente en el chip, lo que resulta en un aumento de temperatura de fósforo, que a su vez reduce la eficiencia cuántica del fósforo y afecta seriamente la eficiencia de conversión del paquete.
Y en el proceso de recubrimiento de la conformación tecnología de recubrimiento puede alcanzar la capa uniforme del fósforo, asegurando así la uniformidad del color de la luz. Pero esta tecnología es difícil, y gran parte de la luz azul emitida por el LED directamente por la capa de fósforo que se refleja hacia el chip, que es absorbido directamente por el chip, afectando seriamente la eficacia de la luz. Yamada, Narendran, etc. encontró que las características retrodifusión del fósforo hará 50% ~ 60% de la incidencia positiva de luz dispersa hacia atrás.
También es un método de la capa en la que la capa de fósforo está muy lejos de la viruta del LED (por ejemplo, la capa de fósforo se encuentra en la Copa reflexiva o la Copa astigmática fuera de la viruta del LED), la cantidad de luz absorbida por la capa de fósforo que refleja a la ch IP puede reducirse drásticamente, Thereby mejora la eficacia de la luz. Además, puesto que la capa de fósforo no está en contacto directo con el chip, el calor generado por el chip no se transfiere a la capa de fósforo, extendiendo así la vida útil de la capa de fósforo. Investigadores en Instituto de tecnología de Schlbert, Schubert et al encontró que el uso de lejos el proceso de recubrimiento de fósforo puede reducir el riesgo de calientan disipación de la viruta, la eficacia luminosa del LED se puede aumentar de 7 a 16%. Sun Yat-sen Wang Gang, de quien también llevó a cabo un estudio relacionado, los resultados muestran que el uso de la capa de fósforo puede reducir la temperatura de la capa de fósforo de unos 16.8° C, mejorar significativamente la eficiencia de conversión de fósforo. Sin embargo, lejos de la capa el método tiene sus deficiencias, debido a su uso de más fósforo, proceso de fabricación e instalación de placa de fósforo también es relativamente complejo y otras consideraciones, la corriente no puede ser ampliamente promovido e industrial aplicaciones.
Además, le et al propuso el uso de estructura de múltiples capas de fósforo sobre la base de la optimización de la capa de fósforo. La capa de fósforo rojo se separó de la capa de fósforo amarillo y el fósforo amarillo se colocó sobre el fósforo rojo. Los resultados experimentales mostraron, tal una estructura de la capa de fósforo puede reducir la absorción recíproca entre la capa de fósforo, envases eficiencia lumen pueden mejorarse en un 18%.
5,Etecnología de la soldadura utectic
Tecnología de la soldadura eutéctica es una de las más importantes tecnologías de núcleo en proceso de envasado de flip chip LED de alta potencia. Tecnología en el proceso de empaquetado de LED de la soldadura eutéctica es el núcleo del problema de calor y las ventajas de los problemas de cristal sólido y será la futura dirección del desarrollo futuro del empaquetado de LED. Aleación eutéctica tiene un punto de fusión más bajo que el componente puro, el proceso de fundición es simple; aleación eutéctica tiene mejor fluidez que el metal puro, que puede prevenir la formación de dendritas que impiden el flujo de líquido en la solidificación, lo que mejora el rendimiento de la fundición; aleación eutéctica pero también posee unas características de transición de temperatura constante (ninguna gama de la temperatura de solidificación), puede reducir defectos de fundición, tales como segregación y contracción; no debería romper la dureza de la aleación eutéctica curado (cerca de la dureza del metal), solidificación eutéctica puede ser una variedad de formas de la microestructura, especialmente el arreglo regular de laminar o estructura eutéctica de la varilla, puede ser excelente en situ de materiales compuestos. Es precisamente porque eutéctico tiene tantas ventajas, por lo que el uso del proceso eutéctica para producir el paquete de LED tendrá que reducir la impedancia y aumentar las ventajas de la eficiencia de conducción de calor.
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