Усъвършенствани съоръжения Ефективно производствоПрилагането на ултрависоко-яркостните светодиоди продължава да се разширява, като първо влиза на пазара за специализирано осветление и се движи към общия пазар на осветление. Поради непрекъснатото увеличаване на входната мощност на светодиодните чипове се поставят по-високи изисквания към технологията за опаковане на тези светодиоди. Power LED опаковъчна технология трябва да отговаря на следните две изисквания: Първо, структурата на пакета трябва да има висока ефективност на извличане на светлина, и второ, топлинната устойчивост трябва да бъде колкото е възможно по-ниска, за да се осигури фотоелектрична ефективност и надеждност на силовия LED.
Ако като източник на осветяване трябва да се използва полупроводников светодиод, светлинният поток на конвенционален продукт е далеч от този на светлинен източник с общо предназначение, като например лампа с нажежаема жичка или флуоресцентна лампа. Следователно, за да се разработят светодиоди в областта на осветлението, ключът е да се увеличи светлинната ефективност и светлинния поток до нивото на съществуващите източници на осветление. Епитаксиалните материали, използвани за мощни светодиоди използват MOCVD епитаксиална технология за растеж и множество квантови структури. Въпреки че вътрешната квантова ефективност трябва да бъде допълнително подобрена, най-голямата пречка за получаване на висок светлинен поток е ниската ефективност на извличането на светлината от чипа. Съществуващият светодиоден дизайн използва нова флип структура за запояване, за да се подобри ефективността на извличане на светлината от чипа, да се подобрят топлинните характеристики на чипа и да се увеличи ефективността на фотоелектричното преобразуване на устройството чрез увеличаване на площта на чипа и увеличаване на работния ток. По-висок светлинен поток. В допълнение към чипа, технологията за опаковане на устройството също е важна. Основните процеси на технологиите за опаковане са:
Технология на разсейване на топлината
Традиционният тип индикаторна структура тип LED обикновено използва проводящо или непроводимо лепило за монтиране на чипа в малка отразяваща чаша или върху маса за пренасяне. Златната жица се използва за завършване на вътрешната и външната връзка на устройството и се капсулира с епоксидна смола. Топлинното му съпротивление достига до 250 ° C / W ~ 300 ° C / W. Ако новият електрически чип приеме традиционната форма на LED пакет, температурата на кръстовището ще се повиши бързо и епоксидната карбонизация ще стане жълта поради лошото разсейване на топлината. Ускореното разпадане на светлината до повреда, дори поради напрежението, причинено от бързото термично разширение, причинено от отказ на отворена верига.
Следователно, за светодиодния чип с голям работен ток, новата структура на пакета с ниско термично съпротивление, добро разсейване на топлината и ниско напрежение е техническият ключ на захранващото LED устройство. Чипът може да бъде свързан с материал с ниско съпротивление и висока топлопроводимост; към долната част на чипа се добавя медни или алуминиеви радиатори и се използва полу-капсулирана структура за ускоряване на разсейването на топлината; и дори вторичен радиатор е предназначен да намали термичната устойчивост на устройството. Вътре в устройството, пълно с гъвкав силиконов каучук с висока прозрачност, в температурния диапазон от силиконова гума (обикновено -40 ° C ~ 200 ° C), гелът няма да се отвори поради внезапни промени в температурата и няма да се появи жълт феномен. , Материалите за части трябва също да вземат предвид техните термични и термични свойства за постигане на добри общи топлинни свойства.
Технология на вторичния оптичен дизайн
За да се подобри ефективността на извличане на светлината на устройството, са проектирани допълнителна отразяваща чаша и множество оптични лещи.
Power LED технология за бяла светлина
Има три общи метода за постигане на бяла светлина:
(1) Синият чип е покрит с фосфор YAG, синята светлина на чипа възбужда фосфора да излъчва жълто-зелена светлина от 540 nm ~ 560 nm, а жълто-зелената светлина и синята светлина синтезират бяла светлина. Методът е сравнително лесен за подготовка, с висока ефективност и практичност. Недостатъкът е, че консистенцията на кърпата е лоша, фосфорът е лесен за утаяване, еднородността на светлата повърхност е лоша, цветният тон не е еднакъв, цветната температура е висока, а цветопредаването не е идеално.
(2) RGB три основни цвята Множество чипове или множество устройства излъчват светлина, за да образуват бяла светлина, или да използват син + жълт зелен двоен чип, допълващ цвят, за да произвежда бяла светлина. Докато топлината се разсейва, бялата светлина, произведена от метода, е по-стабилна от предишния метод, но шофирането е по-сложно и се отчитат и различните скорости на светлинния разпад на различните цветни чипове.
(3) Нанесете RGB фосфор върху ултравиолетовия чип и използвайте виолетовата светлина, за да възбудите фосфора, за да произведете три основни цвята, за да образувате бяла светлина. Поради ниската ефективност на настоящите UV чипове и RGB фосфори, той все още не е достигнал практическия етап.
Ние вярваме, че трябва да се решат следните технически проблеми, за да се реализира индустриализацията на енергийните светодиодни продукти от клас W за осветление:
1. Контрол на праховото покритие: Методът на покритие, използван в процеса на LED чип + фосфор, обикновено е смесването на фосфора с лепилото и след това се нанася върху чипа с дозатор. По време на операцията, тъй като вискозитетът на носещия гел е динамичният параметър, специфичното тегло на фосфора е по-голямо от това на носещия гел, а прецизността на дозатора и точността на дозатора, контрола на еднородността на количеството на покритието на фосфора е трудно, което води до бяла светлина. Неравномерен цвят.
2, филм фотоелектрични параметри: характеристиките на полупроводниковия процес, същият материал може да определи оптични параметри (като дължина на вълната, интензитет на светлината) и електрически (като напред напрежение) параметри разлики между една и съща вафла чип. Това е особено вярно за RGB трихроматични чипове, които имат голямо влияние върху белите параметри на цветността. Това е една от ключовите технологии, които трябва да бъдат решени в индустриализацията.
3. Контрол на параметрите на светлинната цветност според изискванията на приложението: За различни цели изискванията за цветни координати, цветова температура, цветопредаване, оптична мощност (или интензитет на светлината) и пространствено разпределение на светлината от бели светодиоди са различни. Контролът на горепосочените параметри включва сътрудничество между различни фактори като структурата на продукта, метода на процеса и материалите. В промишленото производство е важно да се контролират горните фактори, за да се получат продукти, които отговарят на изискванията за приложение и имат добра последователност.
Технология и стандарти за изпитване
С развитието на технологията за производство на електрически чипове от клас W и бялата LED технология, LED продуктите постепенно навлизат на пазара на (специално) осветление. Традиционните стандарти за изпитване на LED параметри и методи за изпитване, използвани за показване или индикация, вече не могат да отговарят на нуждите на осветлението. Производителите на полупроводниково оборудване в страната и чужбина също пуснаха свои собствени тестови инструменти. Съществуват известни различия в тестовите принципи, условия и стандарти, използвани от различни инструменти, което увеличава трудността и сложността на тестовото приложение и работата за сравнение на производителността на продукта.
Китай оптико-оптична индустрия асоциация Оптоелектроника под-комитет индустрия асоциация пусна "LED тест метод (Trial)" през 2003 г. в съответствие с нуждите на LED продукт развитие. Този метод за тестване има добавени правила за LED цветови параметри. Въпреки това, светодиодите трябва да се разширят в индустрията за осветление. Установяването на стандарти за LED осветление е важно средство за индустриална стандартизация.
Технология за проверка и надеждност
Поради ограничението на външния вид на осветителното тяло, монтажното пространство на светодиода за осветление е запечатано и ограничено, а затвореното и ограничено пространство не благоприятства разсейването на топлината на светодиода, което означава, че използваната среда на осветителната Светодиодът е по-малък от конвенционалните LED индикации и индикации. В допълнение, светодиодът за осветление работи под високо токово задвижване, което поставя по-високи изисквания за надеждност. В промишленото производство е необходимо да се извърши подходящо термично стареене, температурен цикъл на шока, натоварване на процеса на стареене, скрининг тестове за различна употреба на продукта, и да се елиминират продуктите от ранен провал, за да се гарантира надеждността на продукта.
Електрическа защита
Тъй като GaN е широколентов материал, съпротивлението е високо и индуцираните заряди, генерирани от статичното електричество в производствения процес, не се губят лесно и се натрупват в значителна степен и може да се генерира високо електростатично напрежение. Когато способността на материала да издържи, е превишена, ще се получи повреда и ще се разреди. Синият чип на сапфировия субстрат има положителни и отрицателни електроди върху чипа с малка стъпка. За двойния гетеропереход InGaN / AlGaN / GaN активният тънък слой на InGaN е само няколко десетки нанометра, а електростатичната устойчивост е малка, което е изключително лесно. Тя се разбива от статично електричество, за да изключи устройството.
Следователно, в промишленото производство, предотвратяването на статичното електричество е подходящо, което пряко влияе върху добива, надеждността и икономическите ползи на продукта. Има няколко техники за предотвратяване на статично електричество:
1. Вземете предпазни мерки срещу предаването, подреждането и т.н. на човешкото тяло, платформата, земята, пространството и продуктите за производство и употреба. Средствата са антистатични дрехи, ръкавици, гривни, обувки, подложки, кутии, йонни вентилатори, тестови инструменти и др.
2. Проектирайте електрическа верига за защита на чипа.
3. Монтирайте защитното устройство върху светодиода.
Текущо състояние на енергийната опаковъчна технология LED
Светодиодите за захранване са разделени на светодиоди за захранване и мощностни светодиоди на W-клас. Входящата мощност на светодиода на захранването е по-малка от 1W (с изключение на десетки миливатта мощност на светодиода); входящата мощност на светодиода за мощност от клас W е равна или по-голяма от 1W.
Чуждестранна технология за опаковане на светодиоди
(1) Светодиод за захранване
Най-рано HP представя светодиода на структурата на пакета "Piranha" в началото на 90-те години и въвежда подобрения "SnapLED" през 1994 г. Той има два работни тока, 70mA и 150mA, а входната мощност може да достигне 0.3W. Тогава OSRAM въведе "PowerTOPLED". По-късно някои компании въведоха разнообразие от енергийни модули. Силовите светодиоди на тези структури са няколко пъти по-високи от светодиодната входна мощност на оригиналната опаковка, а топлинното съпротивление се намалява с една фракция.
(2) Светодиод за захранване от клас W
Светодиодът на W-класата е основната част от бъдещото осветление, така че големите световни компании са вложили много енергия за изследване и разработване на технологията за опаковане на енергийните светодиоди от клас W.
Едночиповият светодиод W-class за първи път е представен от Lumileds през 1998 г. Структурата на опаковката се характеризира с термоелектрично разделяне. Флип чипът е директно споен към радиатора със силиконов носач, и се използват отражателни чаши и оптични. Нови структури и материали като лещи и гъвкави прозрачни лепила вече се предлагат в мощни светодиоди с един чип 1W, 3W и 5W. През 2003 г. OSRAM пусна в експлоатация еднодисковата серия светодиоди "GoldenDragon", която се характеризира с топлинни мивки и метали. Платката е в директен контакт и има добра производителност на разсейване на топлината, и мощност на входа може да достигне 1 w.
Високомощните светодиоди с многочипови пакети се предлагат в много структури и пакети. През 2001 г. UOE Corporation представи серията светодиоди Norlux в пакет с много чипове с шестоъгълна алуминиева плоча като основа. През 2003 г. LaninaCeramics представи високомощна LED матрица, пакетирана от фирмената технология за нискотемпературна синтерована керамика (LTCC-M) на метални основи. През 2003 г. Panasonic пусна на пазара силен бял светодиод, комбиниран от 64 чипа. През 2003 г. корпорация Nichia обяви, че е най-яркият бял светодиод в света, със светлинен поток от 600 lm и изходен лъч от 1000 lm. Той е 30W, максималната мощност е 50W, а бял LED модул, който осигурява изложението, има светлинна ефективност от 33lm / W.
Що се отнася до мощните светодиоди с комбинация от няколко чипа, много компании непрекъснато са разработвали много нови продукти с нова структура и опаковки според действителното пазарно търсене, а скоростта им на развитие е много бърза.
Домашна технология за опаковане на светодиоди
Вътрешните светодиодни опаковъчни продукти са по-пълни. Според предварителните оценки в Китай има повече от 200 фабрики за пакетиране на светодиоди, с капацитет за опаковане над 20 милиарда годишно, а капацитетът за опаковане също е много силен. Въпреки това, много фабрики за опаковане са частни компании, които са малки по мащаб. Въпреки това, високомощните светодиоди от серията MB, капсулирани от технологията MetalConding в китайската компания UEC Corporation (National Union), се характеризират с подмяна на субстрата на GaAs със Si, което осигурява добро разсейване на топлината и използването на метален свързващ слой като слой отразяващ светлина светлинна мощност. ,
За научните изследвания и разработването на мощни светодиодни опаковъчни технологии страната не е подкрепила официално инвестицията, а местните изследователски звена рядко се намесват. Силата на инвестициите и изследванията (работна сила и финансови ресурси) на предприятията за опаковане все още не е достатъчна, формирайки слаба ситуация в развитието на технологиите за опаковане в Китай. Техническото ниво на опаковките все още е доста различно от това в чужбина.