Speciális létesítmények Hatékony gyártásAz ultra-nagy fényerejű LED-ek alkalmazása tovább bővül, először a speciális világítás piacára lépve és az általános világítási piac felé haladva. A LED-chipek bemeneti teljesítményének folyamatos növekedése miatt ezeknek a teljesítmény LED-eknek a csomagolási technológiájára magasabb követelményeket támasztunk. A teljesítmény LED-es csomagolási technológiának meg kell felelnie a következő két követelménynek: Először is, a csomagszerkezetnek magas fényelnyelési hatékonysággal kell rendelkeznie, és másodszor, a hőállóságnak a lehető legkisebbnek kell lennie, hogy biztosítsa a fényelektromos teljesítményt és a teljesítmény LED megbízhatóságát.
Ha egy félvezető LED-et megvilágító forrásként kell használni, a hagyományos termék fényárama messze van egy általános célú fényforrás, például egy izzólámpa vagy egy fénycső fényétől. Ezért a LED-ek megvilágítás területén történő fejlesztése a kulcsfontosságú a megvilágítási hatékonyság és a fényáram növelése a meglévő fényforrások szintjére. A teljesítmény LED-ekhez használt epitaxiális anyagok MOCVD epitaksiális növekedési technológiát és több kvantumkút struktúrát használnak. Bár a belső kvantum-hatékonyságot tovább kell javítani, a legnagyobb fényáram elérésének legnagyobb akadálya a chip alacsony fényelnyelési hatékonysága. A meglévő teljesítmény LED-tervezés új flip chip forrasztási struktúrát alkalmaz, hogy javítsa a chip fénykibocsátási hatékonyságát, javítsa a chip hőjellemzőit, és növelje a készülék fotoelektromos konverziós hatékonyságát a chipterület növelésével és a működési áram növelésével. Nagyobb fényáram. A chip mellett a készülék csomagolási technológiája is fontos. A legfontosabb csomagolási technológiai folyamatok a következők:
Hőelvezetési technológia
A hagyományos LED-es jelzőfényszerkezet általában vezetőképes vagy nem vezetőképes ragasztót használ, hogy a chipet kis méretű fényvisszaverő csészékbe vagy hordozótáblára szerelje fel. Az aranyhuzalt a készülék belső és külső csatlakozásának befejezésére használják, és epoxigyantával van bevonva. Hőállósága 250 ° C / W ~ 300 ° C / W. Ha az új áramköri lap a hagyományos LED-csomagolási formát alkalmazza, a csomópont hőmérséklete gyorsan emelkedik, és az epoxi-karbonizáció a gyenge hőelvezetés miatt sárga lesz. Gyorsított gyengülés a meghibásodásig, még a nyitott áramkör meghibásodása által okozott gyors hőtágulás okozta feszültség miatt is.
Ezért egy nagy teljesítményű LED-es chiphez egy új csomagszerkezet alacsony hőállósággal, jó hőelvezetéssel és alacsony feszültséggel a teljesítmény LED-es eszköz technikai kulcsa. A chipet alacsony ellenállású és nagy hővezető képességű anyaggal lehet kötni; réz vagy alumínium hűtőbordát adunk a chip alsó részéhez, és egy félig kapszulázott szerkezetet használunk a hőelvezetés felgyorsítására; és még egy másodlagos hűtőborda is úgy van kialakítva, hogy csökkentsék az eszköz termikus ellenállását. A készülék belsejében, a nagy átlátszóságú, rugalmas szilikon gumi, a szilikon gumi hőmérsékleti tartományán belül (általában -40 ° C-200 ° C), a gél hirtelen hőmérsékletváltozások miatt nem nyílik meg, és nem jelenik meg sárga jelenségként . A jó részleges anyagoknak figyelembe kell venniük a hő- és termikus tulajdonságaikat is, hogy elérjék a jó általános hőhatásokat.
Másodlagos optikai tervezési technológia
Az eszköz fénykibocsátási hatékonyságának javítása érdekében további fényvisszaverő csészéket és több optikai lencsét terveztek.
Power LED fehér fénytechnológia
A fehér fény elérésének három módja van:
(1) A kék chipet YAG foszforral bevonják, a chip kék fénye felkeltette a foszfort 540 nm ~ 560 nm-es sárga-zöld fényt, és a sárga-zöld fény és a kék fény fehér fényt szintetizál. A módszer viszonylag egyszerűen előállítható, nagy hatékonyságú és praktikus. Hátránya az, hogy a ruházat konzisztenciája gyenge, a foszfor könnyű kicsapódni, a fényfelület egységessége gyenge, a színtónus nem egyenletes, a színhőmérséklet magas, és a színvisszaadás nem ideális.
(2) RGB három elsődleges színe Több chip vagy több eszköz fényt bocsát ki, hogy fehér fényt képezzen, vagy kék + sárga zöld kettős chip kiegészítő színt állít elő fehér fény előállítására. Mindaddig, amíg a hő eloszlik, a módszer által termelt fehér fény stabilabb, mint az előző módszer, de a vezetés bonyolultabb, és a különböző színű zsetonok különböző fénycsökkenési sebességeit is figyelembe vesszük.
(3) Vigye fel az RGB foszfort az ultraibolya fény chipre, és használja a lila fényt, hogy felkeltse a foszfort, hogy három elsődleges színt állítson elő fehér fény létrehozásához. A jelenlegi UV-chipek és az RGB-foszforok alacsony hatékonysága miatt még nem érte el a gyakorlati szakaszt.
Úgy véljük, hogy a következő technikai problémákat kell megoldani a W-osztályú LED-es világítástechnikai termékek iparosítása érdekében:
1. Porbevonat-szabályozás: A LED-chip + foszfor-folyamatban alkalmazott bevonási módszer általában a foszfor összekeverése a ragasztóval, majd az adagolóval a chipre való felhordása. A művelet során, mivel a hordozógél viszkozitása a dinamikus paraméter, a foszfor fajlagos sűrűsége nagyobb, mint a hordozó gélé, valamint az adagoló pontossága és az adagoló pontossága, az egységesség ellenőrzése. a foszfor bevonatának mennyisége nehéz, ami fehér fényt eredményez. Egyenetlen szín.
2, a film fotoelektromos paraméterek: a félvezető folyamat jellemzői, ugyanaz az anyag határozhatja meg az optikai paramétereket (pl. Hullámhossz, fényintenzitás) és az elektromos (pl. Előrefeszültség) paraméterek közötti különbségeket ugyanazon lapkakészlet között. Ez különösen igaz az RGB trichromatikus chipekre, amelyek nagy hatással vannak a fehér színárnyalatokra. Ez az egyik kulcsfontosságú technológia, amelyet az iparosításban kell megoldani.
3. A fénykromatikus paraméterek ellenőrzése az alkalmazási követelményeknek megfelelően: Különböző célokra a színkoordináták, a színhőmérséklet, a színvisszaadás, az optikai teljesítmény (vagy a fényintenzitás) és a fehér LED-ek térbeli eloszlása eltérőek. A fenti paraméterek ellenőrzése különböző tényezők, mint például a termékszerkezet, a folyamatmód és az anyagok együttműködése. Az ipari termelésben fontos a fenti tényezők ellenőrzése, hogy olyan termékeket kapjunk, amelyek megfelelnek az alkalmazási követelményeknek és jó konzisztenciájuk van.
Vizsgálati technológia és szabványok
A W-osztályú forgácsgyártó technológia és a fehér LED-technológia fejlesztésével a LED-termékek fokozatosan belépnek a (speciális) világítási piacra. A hagyományos LED-es termék paraméterek tesztelési szabványai és a megjelenítési vagy jelzési módszerek már nem felelnek meg a világítási alkalmazások igényeinek. A félvezető berendezések gyártói itthon és külföldön is elindították saját teszteszközeiket. Bizonyos különbségek vannak a különböző eszközök által alkalmazott vizsgálati elvekben, feltételekben és szabványokban, ami növeli a tesztalkalmazás és a termék teljesítmény-összehasonlító munkájának nehézségét és összetettségét.
Kína Optikai Optoelektronikai Ipar Szövetsége Az Optoelektronika albizottsági Ipari Szövetség 2003-ban kiadta a "LED teszt módszer (Trial)" -t a LED termékfejlesztés igényeinek megfelelően. Ez a vizsgálati módszer a LED színparaméterekre vonatkozó szabályokat tartalmaz. A LED-eknek azonban ki kell terjedniük a világítási iparágra. Az ipari szabványosítás fontos eszköze a LED-es világítástechnikai termékek kialakítása.
Szűrési technológia és megbízhatóság biztosítása
A lámpatest megjelenésének korlátozása miatt a LED megvilágítására szolgáló összeszerelési helyét lezárják és korlátozzák, és a lezárt és korlátozott hely nem segíti elő a LED hőelvezetését, ami azt jelenti, hogy a megvilágító környezet használati környezete \ t A LED alacsonyabb, mint a hagyományos LED és LED kijelzők. Ezenkívül a világító LED nagyáramú hajtás mellett működik, ami nagyobb megbízhatósági követelményeket támaszt. Az ipari termelésben szükséges a megfelelő termikus öregedés, hőmérséklet-ciklus sokk, terheléselnyelési folyamat szűrővizsgálatok elvégzése a különböző termékhasználatokhoz, valamint a korai meghibásodást okozó termékek megszüntetése a termék megbízhatóságának biztosítása érdekében.
Elektromos védelmi technológia
Mivel a GaN egy széles sávszélességű anyag, az ellenállás magas, és a statikus elektromosság által generált indukált töltések a gyártási folyamatban nem könnyen elvesznek, és jelentős mértékben felhalmozódnak, és nagy elektrosztatikus feszültség keletkezhet. Ha az anyag ellenállóképessége meghaladja a bomlást, az eltömődik és kisül. A zafír szubsztrát kék chipje pozitív és negatív elektródokkal rendelkezik a chipen egy kis hangmagassággal. Az InGaN / AlGaN / GaN kettős heterojunkció esetében az InGaN aktív vékony réteg csak néhány tíz nanométer, és az elektrosztatikus ellenállóképesség kicsi, ami rendkívül egyszerű. A statikus elektromosság megszakítja a készülék kikapcsolását.
Ezért az ipari termelésben a statikus elektromosság megelőzése megfelelő, közvetlenül befolyásolja a termék hozamát, a megbízhatóságot és a gazdasági előnyöket. A statikus elektromosság megakadályozására számos módszer létezik:
1. Óvintézkedéseket kell tenni az emberi test, a platform, a talaj, a hely és a termékek átvitelére, egymásra rakására stb. Az eszközök antisztatikus ruházat, kesztyűk, karkötők, cipők, párnák, dobozok, ionfúvók, vizsgálati eszközök stb.
2. Tervezzen elektrosztatikus védelmi áramkört a chipen.
3. Szerelje fel a védőeszközt a LED-re.
A teljesítmény LED-es csomagolási technológia jelenlegi állapota
A teljesítmény LED-ek teljesítmény LED-ekre és W-osztályú teljesítmény LED-ekre oszlanak. A teljesítményjelző LED bemeneti teljesítménye kisebb, mint 1 W (kivéve a több tíz milliwatt teljesítmény LED-et); a W-osztályú teljesítményjelző LED bemeneti teljesítménye 1 W vagy nagyobb.
Külföldi teljesítményű LED csomagolási technológia
(1) Teljesítmény LED
Legkorábban a HP bemutatta a "Piranha" csomagszerkezet LED-jét az 1990-es évek elején, és 1994-ben bevezette a továbbfejlesztett "SnapLED" -t. Két működési árammal rendelkezik, 70mA és 150mA, és a bemeneti teljesítmény elérheti a 0,3 W-ot. Ezután az OSRAM bevezette a "PowerTOPLED" -t. Később néhány vállalat bevezette a különböző LED-es teljesítménycsomagok szerkezetét. Ezeknek a szerkezeteknek a teljesítmény LED-je többszöröse az eredeti rack-csomag LED bemeneti teljesítményének, és a hőellenállás egy frakcióval csökken.
(2) W-osztályú teljesítmény LED
A W-osztályú LED-ek a jövő világításának központi részét képezik, így a világ legnagyobb vállalatai rengeteg energiát fektettek a W-osztályú LED-ek csomagolási technológiájának kutatására és fejlesztésére.
Az egy chipes W-osztályú LED-et először 1998-ban mutatták be a Lumileds. A csomagszerkezetet termoelektromos elválasztás jellemzi. A flip chipet közvetlenül a szilícium hordozóval forrasztják a hűtőbordára, és egy fényvisszaverő poharat és optikát használnak. Az új szerkezetek és anyagok, mint például a lencsék és a rugalmas, átlátszó ragasztók most már nagy teljesítményű LED-ekben kaphatók, egy-chipes, 1W, 3W és 5W. Az OSRAM 2003-ban elindította az egy chipes "GoldenDragon" sorozatú LED-eket, melyeket hőelnyelők és fémek jellemeznek. Az áramköri lap közvetlen érintkezésben van, és jó hőelvezetési teljesítményt mutat, és a bemeneti teljesítmény elérheti az 1 W-ot.
A nagy teljesítményű LED-ek több chipes csomaggal rendelkeznek számos szerkezetben és csomagban. 2001-ben az UOE Corporation bevezette a Norlux LED-es sorozatát egy többlépcsős csomagolásban, amely szubsztrátumként hatszögletű alumíniumlemezt tartalmaz. 2003-ban a LaninaCeramics bevezetett egy nagy teljesítményű LED-es tömböt, amelyet a cég saját, alacsony hőmérsékletű szinterezett kerámia (LTCC-M) technológiájával csomagoltak fémlemezeken. 2003-ban a Panasonic nagy teljesítményű fehér LED-et indított el 64 zseton kombinációjával. 2003-ban a Nichia Corporation bejelentette, hogy a világ legfényesebb fehér LED-je, 600 lm fényárammal és 1000 lm kimeneti sugárral. 30 W, a maximális bemeneti teljesítmény 50 W, a fehér LED-modul pedig 33lm / W.
A multi-chip kombinációval rendelkező nagy teljesítményű LED-ekkel kapcsolatban sok vállalat folyamatosan új termékeket fejlesztett ki új szerkezettel és csomagolással a tényleges piaci keresletnek megfelelően, és fejlődési sebességük nagyon gyors.
Háztartási LED-es csomagolási technológia
A hazai LED-es csomagolóanyagok teljesebbek. Előzetes becslések szerint több mint 200 LED-es csomagoló gyár van Kínában, amelyek csomagolási kapacitása több mint 20 milliárd / év, és a csomagolási képesség is nagyon erős. Sok csomagoló gyár azonban magánvállalatok, amelyek kis méretűek. Azonban az MB sorozatú nagy teljesítményű LED-eket, amelyeket a MetalConding technológia a kínai Tajvan UEC Corporation-ben (National Union) kapszuláz, úgy jellemeznek, hogy a GaAs szubsztrátot Si-vel helyettesítik, ami jó hőelvezetést biztosít, és fém kötő réteget használ fényvisszaverő rétegként, hogy javuljon fénykibocsátás. .
A nagy teljesítményű LED csomagolási technológia kutatásához és fejlesztéséhez az ország hivatalosan nem támogatta a beruházást, és a hazai kutatási egységek ritkán beavatkoznak. A csomagolási vállalkozások beruházási és kutatási erői (munkaerő és pénzügyi erőforrások) még mindig nem elegendőek, ami gyenge helyzetet teremt a csomagolási technológia fejlesztésében Kínában. A csomagolás technikai szintje még mindig meglehetősen eltér a külföldi országoktól.