LED (valoa lähettävä diodi) on tullut kansainvälisten strategisten teollisuuden kilpailu hot spots. LED-alan ketjussa ylävirtaan kuuluu substraattimateriaalit, epitaxiaalinen, siru suunnittelu ja valmistus, keskivertokulkevat pakkaustekniikka, laitteet ja testaustekniikka, jatkojalostus LED-näyttö, valaistus ja valaistus sovellukset. Tällä hetkellä tärkein käyttö sininen LED + keltainen fosfori tekniikka saavuttaa suuritehoinen valkoinen LED, eli kautta GaN-pohjainen sininen LED osa sininen valo edistää YAG (yttrium alumiini granaatti) keltainen fosfori, joka lähettää keltaista, ja toinen osa sininen valo päästää läpi fosfori, keltainen fosfori antaa keltaista valoa ja sekoittaa sininen valo saada valkoinen valo. Blu-ray LED-siru, jonka sininen valo päästää päällysteen läpi keltaisen fosforin ympärille, fosfori on osa sinistä valoa keltaisen valon, sinisen valon spektrin ja keltaisen valonspektrin päällekkäisyyden jälkeen valkoisen valon muodostumisen jälkeen.
Suuritehoinen LED-pakkaus tärkeänä linkkinä teollisuusketjussa on edistää puolijohdevalaistusta ja näyttöä käytännön ydintuotantotekniikalle. Vain alhaisen lämmönkestävyyden, korkean hyötysuhteen ja LED-pakkauksen ja valmistustekniikan korkean luotettavuuden ansiosta LED-siru hyvään mekaaniseen ja sähköiseen suojaukseen vähentää mekaanisia, sähköisiä, lämpöisiä, märkiä ja muita ulkoisia tekijöitä sirun suorituskykyyn, siruun vakaata ja luotettavaa työtä, jotta voidaan tarjota tehokkaita ja kestäviä korkean suorituskyvyn valaistusta ja näyttöä, LED-spesifisiä energiaa säästäviä etuja sekä edistää koko puolijohdevalaistus- ja näyttöteollisuuden ketjun hyvänlaatuista kehitystä. Ottaen huomioon ulkomaiset yritykset, jotka ovat kiinnostuneita markkinoiden näkökulmasta, olennaiset ydinteknologiat ja -laitteet toteutetaan estotoimintoihin, ja siten riippumattoman LED-pakkaustekniikan, etenkin valkoisten LED-pakkauslaitteiden, kehittäminen on välitöntä. Tässä paperissa esitellään lyhyesti suuritehoisten LED-pakkauskenttien tutkimus ja soveltaminen, analysoidaan ja tiivistetään tärkeät tekniset ongelmat suuritehoisten LED-pakkausten prosessissa, jotta saataisiin huomata kotimaiset vastineet, teho LED - avaimen teknologia ja laitteiston itsenäisyys
Pakkaustekniikalla on merkittävä rooli LED-suorituskyvyssä. LED-pakkausmenetelmät, materiaalit, rakenne ja prosessivalinta pääasiassa sirurakenteesta, valosähköiset / mekaaniset ominaisuudet, erityiset sovellutus- ja kustannustekijät, kuten päätös. Tehon lisäämisellä, erityisesti kiinteän valaistuksen valoteknisten tarpeiden kehittämisellä, LED-pakkaus optisella, lämpö-, sähkö- ja mekaanisella rakenteella tuonut esiin uusia ja korkeampia vaatimuksia. Pakkauksen lämpötehokkuuden tehokkaan pienentämiseksi, parantamaan valon tehokkuutta, sinun on käytettävä uusia teknisiä ideoita pakkausten suunnitteluun. Prosessin yhteensopivuudesta ja tuotantokustannusten pienentämisestä LED-pakettien suunnittelu olisi tehtävä samanaikaisesti sirun kanssa, eli sirun suunnittelussa on otettava huomioon pakkausrakenne ja prosessi. Nykyisen LED-pakettirakenteen tärkeimmät suuntaukset ovat: pieni koko, laitteen lämpöresistanssin minimointi, tasainen laastari, vastustuskyky korkeimmalle liitäntälämpötilalle, yksittäinen valovirta maksimointi; Tavoitteena on parantaa valovirtausta, kevyesti tehokkuutta, pienentää valoa Häiriö, vikaantumisaste, kasvanut johdonmukaisuus ja luotettavuus. Erityisesti suuritehoisten LED-pakkausten avainteknologiat ovat: lämpöhajolaustekniikka, optinen suunnittelu tekniikka, rakennesuunnittelutekniikka, fosforipäällysteknologia, eutektinen hitsaustekniikka.
1, C ooling -teknologia
Yleinen solmun lämpötila ei voi ylittää 120 ℃ , vaikka LumiLEDs, Nichia, CREE jne. Tuodaan viimeisin laite, maksimi solmun lämpötila ei kuitenkaan voi ylittää 1500 ℃. Joten LED-laitteiden lämpösäteilyvaikutus voi olla vähäpätöinen, lämmönjohtavuus ja konvektio ovat tärkein LED-lämmöntuotannon tapa. Lämpösuunnittelussa lämmönjohtavuusnäkökohdista, koska LED-pakettimoduulin lämpö johdetaan ensin jäähdyttimeen. Liimausmateriaali, substraatti on avain LED-jäähdytystekniikkaan.
Liimausmateriaalit sisältävät pääosin lämpöä muovia, johtavaa hopeapastaa ja seostusjuotetta kolmea päätapaa. Johtava tahna on eräänlainen komposiittimateriaali, joka on muodostettu lisäämällä hopeajauhetta epoksihartsiin, ja liima kovettuu lisäämällä jotain korkeaa lämmönjohtavuuden täyteainetta, kuten SiC, A1N, A12O3, SiO2 jne., Parantamaan sen lämmönjohtavuutta . Lämpötila on yleensä alle 200 ° C , sillä on hyvä lämmönjohtavuus, liimauskyky ja luotettavuus, mutta valon hopeaabsorptio on suhteellisen suuri, mikä heikentää valon hyötysuhdetta.
Alustaan kuuluvat pääasiassa keraaminen substraatti, keraaminen substraatti ja komposiittisubstraatti kolme päätapaa. Keraamiset substraatit ovat pääasiassa LTCC-substraatteja ja AIN-substraatteja. LTCC-substraatti on helppo muotoilla, yksinkertaisella prosessilla, alhaisilla kustannuksilla ja helposti erilaisilla muodoilla ja monilla muilla eduilla; Al ja Cu ovat LED-pakkausalustan erinomainen materiaali johtuen metallimateriaalien johtavuudesta johtuen sen pintaeristykseen, usein Anodisoituneena muodostaen ohuen eristävän kerroksen pinnalle. Metallipohjaiset komposiittimateriaalit ovat pääasiassa Cu-pohjaisia komposiittimateriaaleja, Al-pohjaisia komposiittimateriaaleja. Occhionero et ai. AlSiC: n käyttö flip-siruissa, optoelektronisissa laitteissa, teholaitteissa ja suuritehoisissa LED-lämpöalustoissa sekä pyrolyyttisen grafiitin lisääminen AlSiC: hen täyttää myös vaatimukset korkeammalle lämmöntuotannolle. Komposiittisubstraatin tulevaisuus on pääosin viisi tyyppiä: monoliittinen piiri hiilipitoiset materiaalit, metallimatriisikomposiitit, polymeerimatriisikomposiitit, hiilikomposiitit ja kehittyneet metalliseokset.
Lisäksi lämpöresistanssin pakkausliitäntä on myös erinomainen, LED-paketin parannuskeino on vähentää käyttöliittymän ja liitännän kosketuksen lämpöresistanssia ja parantaa lämmönsäästöä. Sen vuoksi termisen liitäntämateriaalin valinta sirun ja lämmöntuottoalustan välillä on erittäin tärkeä. Alhaisen lämpötilan tai eutektisen juotteen, juotospastan tai johtavan liiman nanopartikkeleiden käyttö lämpörajapintamateriaalina voi suuresti vähentää rajapinnan lämpöresistanssia.
2, O ptical design technology
LED-paketin optinen rakenne sisältää sekä optisen suunnittelun että ulkoisen optisen suunnittelun.
Seuraavat ovat samat kuin "
Optisen suunnittelun avain on pottingin valinta ja soveltaminen. Potting-valinnassa, joka vaatii sen suurta läpäisevyyttä, korkeaa taitekerrointa, hyvää lämmönkestävyyttä, hyvä juoksevuus, helppo suihkuttaa. LED-pakkausten luotettavuuden parantamiseksi, mutta vaatii myös kasteluun matalaa kosteutta, matalaa stressiä, lämpötilaa ja ympäristönsuojelua sekä muita ominaisuuksia. Yleisesti käytettyjä kastelulaitteita ovat epoksi ja silikoni. Niistä silikageelillä on suuri valonläpäisevyys (näkyvä valonläpäisy yli 99%), korkea taitekerroin (1,4 - 1,5), hyvä terminen stabiilisuus (kestää 200 ℃ korkeaa lämpötilaa), matala stressi (Youngin moduuli alhainen) alhaisen kosteuden absorptiota (vähemmän kuin 0,2%) ja muita ominaisuuksia, jotka ovat huomattavasti parempia kuin epoksihartsit, suuritehoisissa LED-pakkauksissa on käytetty laajalti. Silikageelin suorituskyky ympäristön lämpötilan ollessa suurempi, vaikuttaa siten LED-valotehokkuuteen ja valon voimakkuuden jakautumiseen, joten silikageelien valmistusprosessia on parannettava.
Ulkoinen optinen rakenne viittaa valonsäteen lähentymiseen, muotoiluun, jolloin valokentän valon voimakkuus jakautuu tasaisesti. Sisältää pääasiassa heijastavan lauhduttimen kuumamuotoilun (ensisijainen optinen) ja muovinen linssisuunnittelu (toissijainen optiikka), matriisimoduuli, myös sirujärjestelmäjakauman. Linssiä käytetään yleisesti kuperan linssin, kovera linssi, pallomainen, Fresnel-linssi, modulaarinen linssi, linssi ja suuritehoinen LED-kokoonpanomenetelmä, jota voidaan käyttää ilmatiiviissä ja puolilentopatsaassa. Viime vuosina tutkimustyön syventämisellä, kun otetaan huomioon integrointivaatimukset pakkauksen jälkeen, langan muotoisen linssin avulla mikrolenttijoukko, optinen polku voi suorittaa kaksidimensionaalisen rinnakkaismuuntauksen, muotoilun, kollimaation ja niin edelleen. , Sillä on etuja korkean järjestelyn tarkkuuden, helpon valmistuksen ja helpon kytkennän muiden tasomaisten laitteiden kanssa. Tutkimus osoittaa, että diffraktiivisen mikrolinsarjan käyttö tavallisen linssin tai Fresnel-mikrolankojen sijaan voi parantaa huomattavasti säteen laatua ja parantaa lähtevän valon voimakkuutta, LED on lupaavin uusi tekniikka säteen muodostamiseen.
3, LED-pakettirakenne
LED-pakkausteknologialla ja rakenteella on lyijypohjainen, tehopohjainen pakkaus, SMD (SMD), sisäinen siru ladattu suoraan (COB) neljä vaihetta.
4, P fosforipinnoiteknologiaa
Valon muuntamisrakenne, eli fosforipäällystysrakenne, pääasiassa LED-valaistusta valoteknisestä tekniikasta, tarkoituksena on LED-siru, jonka lyhyempi valon aallonpituus antaa täydentävälle (väri täydentäväksi valkoiseksi valolle) pitkän aallonpituuden valolle.
Tällä hetkellä on kolme tapaa tuottaa valkoista valoa fosforilla: sininen LED keltaisella fosforilla; sininen LED punainen, vihreä fosfori; UV-LED punainen, vihreä ja sininen fosfori. Yksi kaupallisista valkoisista LED-valoista on lähinnä sininen LED, jossa on keltainen fosforipisarutyyppi, sininen LED, jossa on punainen, vihreä fosforinvalkoinen tapa vain Osramissa, Lumiledsissä ja muissa yrityksissä, jotka ovat ilmoittaneet patentista mutta joita ei ole vielä kaupallistettu. Tuotteet näkyvät ja UV- Kolmivärisen fosforin LED on edelleen kehitystyössä. Seuraavassa taulukossa on esitetty erilaisten fosforien etuja ja haittoja valkoisen LED: n tuottamiseksi.
Olemassa olevat päällystysmenetelmät, kuten jäljempänä esitetään, ovat niiden etuja ja haittoja. Nykyään käytetään laajasti fosforipäällystysmenetelmää fosfori- ja pottingin sekoittamiseen ja sitten suoraan siruun. Koska fosforin päällysteen paksuutta ja muotoa on vaikea tarkkailla tarkasti, lähtevä valon väri ei ole osittaisen sinisen tai kellastumisen esiintyessä. GE: n tutkimus Arik et al. Näyttää, että fosfori on suoraan peitetty sirulle, mikä nostaa fosforilämpötilaa, mikä vuorostaan vähentää fosforin kvanttihyötysuhdetta ja vaikuttaa vakavasti pakkauksen muuntamistehokkuuteen.
Tavanomaisen päällysteknologian päällystysprosessin pohjalta voidaan saavuttaa yhtenäinen fosforipäällyste, mikä takaa valon värin tasaisuuden. Mutta tämä tekniikka on vaikea, ja suuri osa LED: n välittömästä valonsäteilystä lähettävästä sinisestä valosta heijastuu takaisin siruun, jonka siru suoraan imeytyy ja joka vaikuttaa vakavasti valotehokkuuteen. Yamada, Narendran jne. Havaitsivat, että fosforin taipumisominaisuudet tekevät 50% ~ 60% positiivisesta vaaratilasta taaksepäin sironnuttaessa.
On myös pinnoitusmenetelmä, jossa fosforikerros on kaukana LED-sirusta (esimerkiksi fosforikerros sijaitsee heijastavan kupin tai astigmaattisen kupin LED-sirun ulkopuolella), fosforikerroksen absorboiman valon määrä heijastuu takaisin siruun voidaan vähentää huomattavasti, mikä parantaa valon tehokkuutta. Lisäksi, koska fosforikerros ei ole suorassa kosketuksessa siruun, sirun aiheuttama lämpö ei siirry fosforikerrokseen, mikä siten pidentää fosforikerroksen käyttöikää. Schlbertin teknillisen korkeakoulun tutkijat, Schubert et ai. Todettiin, että fosforipäällystysprosessin ulkopuolella tapahtuva käyttö voi vähentää sirujen kuumahäviöiden riskiä, LED-valotehoa voidaan nostaa 7%: sta 16%: iin. Sun Yat-sen Wang Gang, joka myös teki asiaan liittyvän tutkimuksen, tulokset osoittavat, että fosforipäällysteen poistaminen voi vähentää fosforipäällystyslämpötilaa noin 16,8 ° C: ssa , merkittävästi parantaa fosforin muuntamisen tehokkuutta. Kuitenkin kaukana päällystysmenetelmällä on puutteita, koska se käyttää enemmän fosforia, fosforilevyn valmistus ja asennusprosessi on myös suhteellisen monimutkainen ja muut kustannusnäkökohdat, nykyistä ei voida edistää laajalti ja teollisia sovelluksia.
Lisäksi You et al. Ehdotettiin monikerroksisen fosforirakenteen käyttöä fosforipinnoitteen optimoinnin perusteella. Punainen fosforikerros erotettiin keltaisesta fosforikerroksesta ja keltainen fosfori asetettiin punaiseen fosforiin. Kokeen tulokset osoittivat, Tällainen fosforipäällystysrakenne voi vähentää fosforipäällysteen keskinäistä imeytymistä, pakkaus lumen tehokkuutta voidaan parantaa 18%.
5, Etsettinen hitsaustekniikka
Eutektiivinen hitsaustekniikka on yksi tärkeimmistä ydintekniikoista suuritehoisten LED-flip-sirujen pakkausprosessissa. LED-pakkausprosessin eutektinen hitsaustekniikka on lämpöongelman ydin ja kiinteiden kideongelmien etuja, ja se on LED-pakkausten tulevan kehityksen tulevaisuuden suunta. Eutektisen seoksen sulamispiste on alempi kuin puhdas komponentti, sulamisprosessi on yksinkertainen; eutektisella metalliseoksella on parempi fluiditeetti kuin puhtaalla metallilla, mikä voi estää dendriittien muodostumisen, joka estää nesteen virtauksen jähmettymisessä parantaen näin valun suorituskykyä; eutektinen seos Mutta sillä on myös vakiolämpötilan siirtymisominaisuudet (ei kiinteytyslämpötila-alue), se voi vähentää valuvirheitä, kuten erottelua ja kutistumista; kovettuva eutektinen metalliseos sitkeys (lähellä metallin sitkeyttä), ei pitäisi rikkoa; eutektinen jähmettyminen voi olla monenlaisia muotoja Mikrostruktuuri, erityisesti lamelli- tai tanko-eutektisen rakenteen säännöllinen järjestely voi olla erinomainen suorituskyky in situ -komposiittimateriaaleissa. Juuri siksi, että eutektisella on niin paljon etuja, joten eutektisen prosessin käyttäminen LED-paketin valmistamiseksi täytyy vähentää impedanssia ja parantaa lämmönjohtotehokkuuden etuja.
Kuumat tuotteet: liiketunnistin, lineaarinen lamppu , 150 W: n teho , kolmivarmainen LED-valaisin , LED Mining-lamppu , 120 cm: n lineaarinen korkeapaine , LED-kasvun lamppu
