Uzlabotas iekārtas Efektīva ražošanaĪpaši augstas spilgtuma gaismas diožu pielietojums turpina paplašināties, vispirms ienākot īpaša apgaismojuma tirgū un virzoties uz vispārējā apgaismojuma tirgu. Sakarā ar nepārtrauktu LED mikroshēmu ieejas jaudas pieaugumu, šo enerģijas diožu iesaiņojuma tehnoloģijai tiek izvirzītas augstākas prasības. Power LED iesaiņojuma tehnoloģijai jāatbilst šādām divām prasībām: pirmkārt, iepakojuma struktūrai jābūt ar augstu gaismas ieguves efektivitāti, un, otrkārt, siltumizturībai jābūt pēc iespējas zemākai, lai nodrošinātu barošanas LED fotoelektrisko veiktspēju un uzticamību.
Ja pusvadītāju LED jāizmanto kā apgaismojuma avotu, parasto izstrādājumu gaismas plūsma ir tālu no vispārējas nozīmes gaismas avota, piemēram, kvēlspuldzes vai dienasgaismas lampas, gaismas plūsmas. Tāpēc, lai izstrādātu gaismas diodes apgaismojuma jomā, galvenais ir palielināt gaismas efektivitāti un gaismas plūsmu līdz esošo apgaismojuma avotu līmenim. Epitaksiālie materiāli, ko izmanto strāvas diodēm, izmanto MOCVD epitaksiālās izaugsmes tehnoloģiju un vairākas kvantu aku struktūras. Lai gan iekšējā kvantu efektivitāte ir vēl jāuzlabo, lielākais šķērslis augstas gaismas plūsmas iegūšanai ir mikroshēmas zemā gaismas ieguves efektivitāte. Esošais jaudas LED dizains pieņem jaunu flip chip lodēšanas struktūru, lai uzlabotu mikroshēmas gaismas ieguves efektivitāti, uzlabotu mikroshēmas termiskos parametrus un palielinātu ierīces fotoelektriskās pārveidošanas efektivitāti, palielinot mikroshēmas laukumu un palielinot darbības strāvu. Lielāks gaismas plūsma. Papildus mikroshēmai ir svarīga arī ierīces iepakošanas tehnoloģija. Galvenie iepakošanas tehnoloģijas procesi ir:
Siltuma izkliedes tehnoloģija
Tradicionālajā indikatora tipa LED paketes struktūrā mikroshēmas uzstādīšanai maza izmēra atstarojošā kausā vai uz nesēja galda parasti tiek izmantota vadoša vai nevadoša līme. Zelta vadu izmanto, lai pabeigtu ierīces iekšējo un ārējo savienojumu, un tas ir iekapsulēts ar epoksīdsveķiem. Tā siltumizturība ir pat 250 ° C / W ~ 300 ° C / W. Ja jaunā jaudas mikroshēma pieņems tradicionālo LED paketes formu, krustojuma temperatūra strauji paaugstināsies un sliktas siltuma izkliedes dēļ epoksīda karbonizācija kļūs dzeltena. Paātrināta gaismas sabrukšana līdz sabojāšanai, pat sprieguma dēļ, ko izraisa strauja termiskā izplešanās, ko izraisa atvērtas ķēdes kļūme.
Tāpēc jaudas LED mikroshēmai ar lielu darbības strāvu jauna paketes struktūra ar zemu termisko pretestību, labu siltuma izkliedi un zemu spriegumu ir strāvas LED ierīces tehniskā atslēga. Mikroshēmu var sasaistīt ar materiālu ar zemu pretestību un augstu siltumvadītspēju; mikroshēmas apakšējā daļā tiek pievienota vara vai alumīnija siltuma izlietne, un, lai paātrinātu siltuma izkliedi, tiek izmantota daļēji iekapsulēta struktūra; un pat sekundārā siltuma izlietne ir paredzēta, lai samazinātu ierīces termisko pretestību. Ierīces iekšpusē, kas piepildīta ar elastīgu silikona gumiju ar augstu caurspīdīgumu, silikona gumijas temperatūras diapazonā (parasti -40 ° C ~ 200 ° C), želeja neatvērsies pēkšņu temperatūras izmaiņu dēļ un neparādīsies dzeltena parādība . Daļiņu materiālos jāņem vērā arī to termiskās un termiskās īpašības, lai sasniegtu labas vispārējās siltumīpašības.
Sekundārā optiskā dizaina tehnoloģija
Lai uzlabotu ierīces gaismas ieguves efektivitāti, ir paredzēts papildu atstarojošs kauss un vairākas optiskās lēcas.
Power LED baltas gaismas tehnoloģija
Baltas gaismas iegūšanai ir trīs izplatītas metodes:
(1) Zilā mikroshēma ir pārklāta ar YAG fosforu, mikroshēmas zilā gaisma ierosina fosforu izstarot dzelteni zaļu gaismu 540 nm ~ 560 nm, bet dzeltenīgi zaļā gaisma un zilā gaisma sintezē balto gaismu. Metode ir samērā vienkārši sagatavojama, augsta efektivitāte un praktiska. Trūkums ir tāds, ka auduma konsistence ir slikta, fosforu ir viegli nogulsnēt, gaismas virsmas vienmērīgums ir vājš, krāsas tonis nav vienmērīgs, krāsas temperatūra ir augsta, un krāsas atveidojums nav ideāls.
(2) RGB trīs pamatkrāsas Vairāki mikroshēmas vai vairākas ierīces izstaro gaismu, lai veidotu baltu gaismu, vai baltas gaismas iegūšanai izmanto zilu + dzelteni zaļu divkāršu mikroshēmu papildinošu krāsu. Kamēr siltums tiek izkliedēts, ar šo metodi iegūtā baltā gaisma ir stabilāka nekā iepriekšējā metode, taču braukšana ir sarežģītāka, un tiek ņemti vērā arī dažādu krāsu mikroshēmu atšķirīgie gaismas samazināšanas ātrumi.
(3) Uz ultravioletās gaismas mikroshēmas uzklājiet RGB fosforu un, lai ierosinātu fosforu, izmantojiet violeto gaismu, lai iegūtu trīs galvenās krāsas, veidojot baltu gaismu. Pašreizējo UV mikroshēmu un RGB fosforu zemās efektivitātes dēļ tas vēl nav sasniedzis praktisko stadiju.
Mēs uzskatām, ka, lai realizētu apgaismojuma W klases enerģijas LED izstrādājumu industrializāciju, ir jāatrisina šādas tehniskās problēmas:
1. Pulvera pārklājuma kontrole: LED mikroshēmas + fosfora procesā izmantotā pārklāšanas metode parasti ir fosfora sajaukšana ar līmi un pēc tam to uz mikroshēmas ar dozatoru. Tā kā operācijas laikā nesējgela viskozitāte ir dinamiskais parametrs, fosfora īpatnējais smagums ir lielāks nekā nesējgelam, un dozatora precizitāte un izsmidzinātāja precizitāte, viendabīguma kontrole pārklājuma daudzums ar fosforu ir grūti, kā rezultātā rodas balta gaisma. Nevienmērīga krāsa.
2, filmas fotoelektriskie parametri: pusvadītāju procesa raksturlielumi, tas pats materiāls var noteikt optisko parametru (piemēram, viļņa garumu, gaismas intensitāti) un elektrisko (piemēram, priekšējā sprieguma) parametru atšķirības starp vienu un to pašu vafeles mikroshēmu. Īpaši tas attiecas uz RGB trihromatiskajām mikroshēmām, kurām ir liela ietekme uz baltās hromatitātes parametriem. Šī ir viena no galvenajām tehnoloģijām, kas jāatrisina industrializācijā.
3. Gaismas hromatitātes parametru kontrole atbilstoši pielietojuma prasībām: Dažādiem mērķiem ir atšķirīgas prasības attiecībā uz baltu LED krāsu koordinātām, krāsu temperatūru, krāsu atveidošanu, optisko jaudu (vai gaismas intensitāti) un telpisko gaismas sadalījumu. Iepriekš minēto parametru kontrole ietver dažādu faktoru, piemēram, izstrādājuma struktūras, procesa metodes un materiālu, sadarbību. Rūpnieciskajā ražošanā ir svarīgi kontrolēt iepriekš minētos faktorus, lai iegūtu produktus, kas atbilst piemērošanas prasībām un kuriem ir laba konsekvence.
Testēšanas tehnoloģija un standarti
Attīstoties W klases strāvas mikroshēmu ražošanas tehnoloģijai un balto LED tehnoloģijai, LED izstrādājumi pakāpeniski ienāk (īpašā) apgaismojuma tirgū. Tradicionālie LED izstrādājumu parametru testēšanas standarti un testa metodes, ko izmanto displejā vai indikācijā, vairs neatbilst apgaismojuma lietojumprogrammu vajadzībām. Pusvadītāju aprīkojuma ražotāji gan mājās, gan ārvalstīs ir ieviesuši savus pārbaudes instrumentus. Dažādos instrumentos izmantotajos testa principos, nosacījumos un standartos pastāv noteiktas atšķirības, kas palielina testa piemērošanas un produkta veiktspējas salīdzināšanas darba sarežģītību un sarežģītību.
Ķīnas optiskās optoelektronikas nozares asociācija Optoelektronikas apakškomitejas nozares asociācija 2003. gadā izlaida "LED testa metodi (izmēģinājumu)" atbilstoši LED produktu attīstības vajadzībām. Šī testa metode ir pievienojusi noteikumus par LED kolorimetriskajiem parametriem. Tomēr gaismas diodēm ir jāpaplašina apgaismojuma nozare. LED apgaismojuma produktu standartu noteikšana ir svarīgs rūpnieciskās standartizācijas līdzeklis.
Skrīninga tehnoloģija un uzticamības garantija
Ņemot vērā ierobežoto apgaismojuma izskatu, gaismas diodes montāžas telpa apgaismošanai ir noslēgta un ierobežota, un aizzīmogotā un ierobežotā telpa neveicina gaismas diodes siltuma izkliedi, kas nozīmē, ka vide LED apgaismošanai ir zemāks par parastajiem displeja un indikācijas LED izstrādājumiem. Turklāt apgaismes diode darbojas zem strāvas piedziņas, kas tai izvirza augstākas uzticamības prasības. Rūpnieciskajā ražošanā ir jāveic atbilstoši termiskās novecošanas, temperatūras cikla trieciena, slodzes novecošanās procesa skrīninga testi dažādiem izstrādājumu lietojumiem un jānovērš agrīni neveiksmes produkti, lai nodrošinātu produkta uzticamību.
Elektriskās aizsardzības tehnoloģija
Tā kā GaN ir plaša diapazona diapazona materiāls, pretestība ir augsta, un ražošanas procesā radītās statiskās elektrības radītie lādiņi netiek viegli zaudēti un tiek uzkrāti ievērojamā mērā, un var rasties augsts elektrostatiskais spriegums. Ja tiek pārsniegta materiāla spēja izturēt, rodas sabrukšanas parādība un izdalījumi. Safīra substrāta zilajā mikroshēmā ir pozitīvi un negatīvi elektrodi uz mikroshēmas ar nelielu soli. InGaN / AlGaN / GaN dubultā heterojunkcijā InGaN aktīvais plānais slānis ir tikai daži desmiti nanometru, un elektrostatiskās izturības spēja ir maza, kas ir ārkārtīgi viegli. Lai ierīci atspējotu, to sadala statiskā elektrība.
Tāpēc rūpnieciskajā ražošanā ir piemērota statiskās elektrības novēršana, kas tieši ietekmē produkta ražu, uzticamību un ekonomiskos ieguvumus. Pastāv vairākas metodes statiskās elektrības novēršanai:
1. Veiciet piesardzības pasākumus pret cilvēka ķermeņa, platformas, zemes, telpas un ražošanai un lietošanai paredzētu produktu pārnešanu, sakraušanu utt. Līdzekļi ir antistatisks apģērbs, cimdi, aproces, apavi, spilventiņi, kastes, jonu ventilatori, pārbaudes instrumenti utt.
2. Mikroshēmā noformējiet elektrostatiskās aizsardzības shēmu.
3. Uzstādiet aizsardzības ierīci uz gaismas diodes.
Power LED iepakošanas tehnoloģijas pašreizējais statuss
Jaudas gaismas diodes ir sadalītas jaudas gaismas diodēs un W klases enerģijas gaismas diodēs. Jaudas gaismas diodes ieejas jauda ir mazāka par 1W (izņemot desmitiem milvatu jaudas gaismas diodes); W klases jaudas gaismas diodes ieejas jauda ir vienāda vai lielāka par 1W.
Ārzemju enerģijas LED iepakojuma tehnoloģija
(1) Barošanas LED
Agrāk HP ieviesa paketes struktūras "Piranha" gaismas diodes 1990. gadu sākumā un uzlaboto "SnapLED" ieviesa 1994. gadā. Tam ir divas darba strāvas - 70 mA un 150 mA, un ieejas jauda var sasniegt 0,3 W. Tad OSRAM ieviesa "PowerTOPLED". Vēlāk daži uzņēmumi ieviesa dažādas jaudas LED pakešu struktūras. Šo struktūru jaudas gaismas diodes ir vairākas reizes lielākas nekā oriģinālā statīva komplekta LED ieejas jauda, un siltuma pretestība tiek samazināta par daļu.
(2) W klases jaudas gaismas diode
W klases jaudas gaismas diode ir nākotnes apgaismojuma galvenā sastāvdaļa, tāpēc pasaules lielākie uzņēmumi ir ieguldījuši daudz enerģijas, lai izpētītu un attīstītu W klases jaudas gaismas diožu iesaiņošanas tehnoloģiju.
Vienu mikroshēmu W klases jaudas gaismas diode pirmo reizi ieviesa Lumileds 1998. gadā. Iepakojuma struktūru raksturo termoelektriska atdalīšana. Flip mikroshēma ir tieši pielodēta pie siltuma izlietnes ar silīcija nesēju, un tiek izmantots atstarojošs kauss un optiskais. Jaunas struktūras un materiāli, piemēram, lēcas un elastīgas caurspīdīgas līmes, tagad ir pieejami lieljaudas gaismas diodēs ar vienas mikroshēmas 1W, 3W un 5W. OSRAM 2003. gadā uzsāka vienas mikroshēmas "GoldenDragon" gaismas diožu sēriju, ko raksturo siltuma izlietnes un metāli. Shēmas plate ir tiešā kontaktā, un tai ir laba siltuma izkliedes veiktspēja, un ieejas jauda var sasniegt 1W.
Lieljaudas gaismas diodes ar vairāku mikroshēmu paketi ir pieejamas daudzās struktūrās un paketēs. 2001. gadā UOE Corporation ieviesa Norlux gaismas diožu sēriju vairāku mikroshēmu komplektā ar substrātu sešstūra alumīnija plāksni. 2003. gadā LaninaCeramics ieviesa lieljaudas LED masīvu, kas iepakots uz uzņēmuma patentētās zemas temperatūras saķepinātu keramikas (LTCC-M) tehnoloģijas uz metāla pamatnēm. 2003. gadā Panasonic izlaida jaudīgu baltu gaismas diodi, ko iesaiņoja 64 mikroshēmas. 2003. gadā Nichia Corporation paziņoja, ka tā ir spilgtākā baltā gaismas diode pasaulē ar gaismas plūsmu 600 lm un izejas gaismu 1000 lm. Tas ir 30W, maksimālā ieejas jauda ir 50W, un baltā LED moduļa, kas nodrošina izstādi, gaismas efektivitāte ir 33lm / W.
Attiecībā uz lieljaudas gaismas diodēm ar vairāku mikroshēmu kombināciju, daudzi uzņēmumi ir nepārtraukti izstrādājuši daudz jaunu produktu ar jaunu struktūru un iepakojumu atbilstoši faktiskajam tirgus pieprasījumam, un to attīstības ātrums ir ļoti ātrs.
Sadzīves enerģijas LED iepakojuma tehnoloģija
Vietējie LED iepakojuma izstrādājumi ir pilnīgāki. Saskaņā ar provizoriskiem aprēķiniem Ķīnā ir vairāk nekā 200 LED iepakojuma rūpnīcu, kuru iesaiņošanas jauda pārsniedz 20 miljardus gadā, un arī iesaiņošanas iespējas ir ļoti spēcīgas. Tomēr daudzas iepakošanas rūpnīcas ir privāti uzņēmumi, kuru darbība ir maza. Tomēr MB sērijas lieljaudas gaismas diodes, kas iekapsulētas ar MetalConding tehnoloģiju, Ķīnas Taivānas UEC korporācijā (Nacionālajā savienībā) raksturo GaAs substrāta aizstāšana ar Si, nodrošinot labu siltuma izkliedi, kā arī metāla savienojošais slānis tiek izmantots kā gaismas atstarošanas slānis, lai uzlabotu gaismas jauda. .
Lieljaudas LED iepakojuma tehnoloģijas izpētei un attīstībai valsts nav oficiāli atbalstījusi ieguldījumus, un vietējās pētniecības vienības reti iejaucas. Joprojām nepietiek investīciju un pētījumu (darbaspēks un finanšu resursi) iesaiņošanas uzņēmumos, veidojot vāju iesaiņojuma tehnoloģijas attīstību valstī. Iepakojuma tehniskais līmenis joprojām ir diezgan atšķirīgs no ārvalstīm.