LED(light - emitting diode) est devenu l’international émergentes industrie stratégique concurrence points chauds. Dans la chaîne de l’industrie de LED, en amont comprend les matériaux de substrat, epitaxial, conception de puce et de fabrication, midstream couvre encaissage, équipement et technologie d’auscultation, aval affichage à LED, éclairage et applications d’éclairage. À l’heure actuelle, la principale utilisation de LED bleue + technologie de phosphore jaune pour atteindre la haute puissance LED blanches, c'est-à-dire par le biais de la partie de LED bleue de la lumière pour stimuler le phosphore jaune de YAG (grenat d’aluminium d’yttrium) émettant jaune bleu, base de GaN et l’autre partie du bleu lumière émise par le phosphore, le phosphore jaune émet de la lumière jaune et mélange à la lumière bleue pour obtenir une lumière blanche. Puce de LED Blu-ray émise par la lumière bleue dans le revêtement autour du phosphore jaune, le phosphore fait partie de la lumière bleue, après que la question du spectre de lumière jaune clair, bleu et jaune spectre lumineux se chevauche après la formation de lumière blanche.
Emballage de LED haute puissance comme un maillon important dans la chaîne industrielle, est de promouvoir le semi-conducteur d’éclairage et d’affichage à la base pratique technologie de fabrication. Que par le développement d’une résistance thermique faible, rendement élevé et une fiabilité élevée d’emballage de LED et de la technologie de fabrication, la puce LED pour une bonne protection mécanique et électrique, réduire les mécaniques, électriques, thermiques, humide et autres les facteurs externes sur la performance de la puce, puce stable et fiable travailler afin de fournir efficace et soutenue hautes performances d’éclairage et afficher, avantages d’économie d’énergie LED spécifiques et promouvoir le semi-conducteur ensemble d’éclairage et d’afficher développement bénigne de chaîne de l’industrie. Compte tenu des sociétés étrangères concernées pour l’intérêt des considérations de marché, les technologies de base pertinentes et l’équipement soient prises des mesures de blocus et donc le développement de haute puissance LED emballage technologie indépendante, surtout blanc Équipement d’emballage de LED est imminente. Ce document sera brièvement introduire la recherche et l’application du champ d’emballage LED haute puissance, d’analyser et résumer les principaux problèmes techniques dans le processus de conditionnement de LED haute puissance, afin d’attirer l’attention des homologues nationaux, afin de atteindre la haute puissance autonomie technologie et équipement clé de LED le
Technologie de l’emballage joue un rôle important dans les performances de la LED. LED, méthodes, matériaux, structure et processus de sélection principalement par puce structure, propriétés mécaniques / photoélectriques, application spécifique et des facteurs de coûts tels que la décision d’emballage. Avec l’augmentation de puissance, en particulier le développement de semi-conducteurs Eclairage besoins technologiques, del emballage structure optique, thermique, électrique et mécanique, mise présenté des exigences nouvelles et plus élevées. Afin de réduire la résistance thermique de paquet, améliorer l’efficacité de la lumière, vous devez utiliser une technique nouvelles idées pour réaliser la conception d’emballages. La compatibilité avec les processus et réduire le coût de production point de vue, LED paquet conception doit être effectuée en même temps avec la conception de puce, autrement dit, la conception de puce devrait prendre en compte la structure de l’emballage et le processus. Structure de paquet LED puissance actuelle des grandes tendances sont : petite taille, minimisation résistance thermique périphérique, plat patch, résistant à la température la plus élevée de la jonction, maximisation des flux lumineux unique ; vise à améliorer le flux lumineux, la lumière de l’efficacité, réduire l’insuffisance légère, taux d’échec, une cohérence accrue et la fiabilité. Plus précisément, les technologies clés de l’emballage de LED haute puissance comprennent : technologie de dispersion thermique, technologie de conception optique, technologie de conception structurale, technologie de revêtement de phosphore, eutectique technique de soudage.
1,Cooling technologie
La température de nœud général ne peut pas dépasser 120℃, même LumiLEDs, Nichia, cris, etc. a présenté le dernier appareil, la température maximale de nœud toujours ne peut pas dépasser 1500 ℃. Donc l’effet de rayonnement thermique de dispositifs à del peut être négligeable, convection et conduction de la chaleur est le principal moyen de dissipation de la chaleur LED. Dans la conception thermique de l’aspect de conduction de chaleur, parce que la chaleur produite par la LED paquet conduction premier module vers le radiateur. Le matériel de collage, le substrat est donc la clé à LED technologie de refroidissement.
Collage de matériaux incluent principalement plastique thermique, alliage et pâte d’argent conductrice souder trois façons principales. La pâte conductrice est une sorte de matériau composite formé en ajoutant la poudre argentée dans la résine époxy, et la colle est durcie en ajoutant quelques remplisseur de conductivité thermique, comme SiC, A1N, A12O3, SiO2, etc., afin d’améliorer son coefficient de conductivité thermique. La température est généralement inférieure à 200℃,a bonne conductivité thermique, performance de liaison et fiable, mais l’argentée absorption de la lumière est relativement grande, résultant en baisse de l’efficacité lumineuse.
Le substrat comprend principalement le substrat céramique, substrat céramique et substrat composite trois façons principales. Substrats en céramique sont principalement LTCC substrats et substrats de l’AIN. Substrat LTCC a facile à façonner, processus simple, abordable et facile à faire une variété de formes et de nombreux autres avantages ; Al et Cu sont conduits emballage excellent matériel de substrat, en raison de la conductivité des matériaux métalliques, afin de rendre son isolation superficielle, souvent par le biais d’anodisé pour former une mince couche isolante sur sa surface. Matériaux composites à base de métal sont principalement axées sur le Cu matériaux composites, matériaux composites à base de Al. Occhionero et coll. exploré l’utilisation de AlSiC flip-chip, dispositifs optoélectroniques, dispositifs d’alimentation et des substrats thermiques LED haute puissance et l’ajout de graphite pyrolytique à AlSiC répond également aux exigences pour la dissipation thermique plus élevée. L’avenir du substrat composite est principalement cinq types : carbonés circuit monolithique, composites à matrice métallique, composites à matrice polymère, composites carbone et alliages métalliques avancés.
En outre, l’interface de paquet sur la résistance thermique est aussi grande, la clé pour améliorer l’emballage de la LED est de réduire l’interface et la résistance thermique des contacts interface, améliorer la dissipation de la chaleur. Le choix des matériaux d’interface thermique entre la puce et le substrat de dissipation de chaleur est donc très important. L’utilisation de basse température ou eutectique souder, braser ou dans les nano-particules d’adhésif conducteur comme un matériau d’interface thermique, peut réduire considérablement la résistance thermique de l’interface.
2,Otechnologie de conception ptical
La conception optique du paquet LED inclut la conception optique et conception optique externe.
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La clé de la conception optique est le choix et l’application de l’empotage. Dans le choix de mise en pot, exigeant sa transmittance élevée, bonne stabilité thermique, indice de réfraction élevé, bonne fluidité, facile à pulvériser. Afin d’améliorer la fiabilité de l’emballage de LED, mais aussi nécessite la mise en pot avec absorption d’humidité faible, faible contrainte, température et protection de l’environnement et autres caractéristiques. Les agents de mise en pot couramment utilisés comprennent époxy et silicone. Parmi eux, le gel de silice a un indice de réfraction élevé de haute transmission lumineuse (visible transmission lumineuse supérieure à 99 %), (1.4 ~ 1,5), bonne stabilité thermique (résiste à 200℃haute température), faible contrainte (module de Young faible), de l’absorption d’humidité faible (moins de 0,2 %) et d’autres caractéristiques, nettement mieux que la résine époxyde, en emballage de LED haute puissance a été largement utilisé. Mais la performance de silicagel par l’impact plus fort de la température ambiante, ce qui affecte l’efficacité lumineuse LED et la distribution de l’intensité lumineuse, afin de traiter de la préparation du gel de silice pour être améliorée.
Conception optique externe se réfère à la convergence du faisceau lumineux, façonnage, pour former une distribution uniforme de l’intensité lumineuse du champ lumineux. Dont principalement le condenseur réfléchissant tasse design (optique primaire) et lentille en plastique (optique secondaire), le module array, comprend également la distribution de tableau de puce. La lentille est couramment utilisée en forme de lentille convexe, lentille concave, sphérique, lentille de Fresnel, modulaire lentille, lentille et la puissance élevée LED méthode de montage peuvent être utilisés dans un emballage hermétique et semi hermétique. Ces dernières années, avec l’approfondissement de la recherche, en tenant compte des exigences de l’intégration après le conditionnement, pour le faisceau de façonner la lentille à l’aide d’un tableau de microlentilles, tableau de microlentilles dans le chemin optique peut jouer une convergence parallèle à deux dimensions, façonnage, collimation et ainsi de suite, il a les avantages d’arrangement haute précision, de fabrication facile et de couplage facile avec d’autres dispositifs planaires. Les recherches montrent que l’utilisation de microlentilles diffractive tableau au lieu d’objectif ordinaire ou Fresnel microlentille peut grandement améliorer la qualité de faisceau et d’améliorer l’intensité sortante lumière, LED est la nouvelle technologie plus prometteuse pour façonner le faisceau.
3, structure de paquet de LED
Technologie LED du conditionnement et la structure a un plomb de type, puce intégrée axée sur la puissance emballage, CMS (SMD), chargé directement les quatre étapes (COB).
4,Ptechnologie de revêtement hosphor
Structure de conversion lumineuse, c'est-à-dire la structure de revêtement de phosphore, principalement pour la technologie LED éclairage blanc, le but est de puce LED émise par la plus courte longueur d’onde de la lumière en complémentaire (lumière blanche complémentaires de couleur) longueur d’onde de la lumière.
À l’heure actuelle, il y a trois façons de produire de la lumière blanche avec phosphore : LED bleue à un phosphore jaune ; LED bleue avec le phosphore rouge, vert ; UV-LED avec phosphore rouge, vert et bleu. La LED blanche commerciale est principalement bleu LED type de phosphore jaune monopuce, LED bleu, rouge, phosphore vert blanc façon qu’en Osram, Lumileds et autres entreprises signalées sur le brevet, mais toujours pas commercialisé de produits apparaissent et UV-LED avec trois couleurs luminophore est encore dans le développement de la voie. Les avantages et les inconvénients des phosphores différents pour produire les LED blanche sont indiquées dans le tableau suivant.
Méthodes de revêtement existant, comme illustré ci-dessous, ont leurs avantages et leurs inconvénients. Actuellement largement utilisée dans la méthode de revêtement de phosphore est de mélanger le phosphore et la mise en pot, puis directement sur la puce. Comme il est difficile de contrôler avec précision l’épaisseur et la forme du revêtement du phosphore, la couleur de la lumière sortante ne coïncide pas avec l’apparition de bleu partielle ou jaunissement. Recherche de GE par Arik et coll. montre que le phosphore relève directement sur la puce, ce qui entraîne une élévation de température de phosphore, qui à son tour réduit l’efficacité quantique du phosphore et affecte sérieusement l’efficacité de conversion du package.
Et basé sur le procédé de revêtement de la projection technologie de revêtement peut atteindre une couche uniforme de phosphore, ce qui assure l’uniformité de la couleur de la lumière. Mais cette technologie est difficile, et une grande partie de la lumière bleue émise par la LED directement par la couche de phosphore réfléchie vers la puce, qui est directement absorbée par la puce, qui sévissent sur le rendement lumineux. Yamada, nganga, etc. a constaté que les caractéristiques de rétrodiffusion du phosphore fera 50 % ~ 60 % de l’incident positif clair diffusion vers l’arrière.
Il existe également une méthode de revêtement dont la couche de phosphore est loin de la puce LED (par exemple, la couche de phosphore est située sur la coupe réfléchissante ou la coupe astigmatique en dehors de la puce LED), la quantité de lumière absorbée par la couche de phosphore réfléchie vers le ch IP peut être considérablement réduite, ainsi que l’amélioration de l’efficacité lumineuse. En outre, puisque la couche de phosphore n’est pas en contact direct avec la puce, la chaleur dégagée par la puce n’est pas transférée à la couche de phosphore, prolongeant ainsi la durée de vie de la couche de phosphore. Chercheurs au Schlbert Institute of Technology, Schubert et coll. trouvé que l’utilisation de loin le procédé de revêtement de phosphore peut réduire le risque de dissipation de la puce de la chaleur, l’efficacité lumineuse de LED peut être augmentée de 7 à 16 %. Sun Yat-sen Wang Gang, qui a également effectué une étude connexe, les résultats montrent que l’utilisation de loin de l’enduit de phosphore peut réduire la température de revêtement de phosphore d’environ 16,8℃, améliorer considérablement l’efficacité de conversion de phosphore. Cependant, loin de l’enduit, méthode a ses défauts, en raison de son utilisation de plus de phosphore, processus de fabrication et d’installation plaque phosphore est aussi des considérations de coût relativement complexe et autres, le courant ne peut pas être largement promu et industriels applications.
En outre, je vous et autres ont proposé l’utilisation de structure multicouche phosphore sur la base de l’optimisation du revêtement de phosphore. La couche de phosphore rouge a été séparée de la couche de phosphore jaune et le phosphore jaune a été placé sur le phosphore rouge. Les résultats expérimentaux ont montré, une telle structure enduit de phosphore peut réduire l’absorption réciproque entre le phosphore enduit, efficacité lumen d’emballage peut être amélioré de 18 %.
5,Etechnologie de soudure utectic
Eutectique technique de soudage est une des technologies de base plus importants dans processus de conditionnement pour le flip-chip LED haute puissance. Eutectique soudage technologie dans le processus de conditionnement de LED est le coeur du problème thermique et les avantages des problèmes de cristaux solides et sera l’orientation future du développement futur de l’emballage de LED. Alliage eutectique a un point de fusion plus bas que le composant pur, le processus de fusion est simple ; alliage eutectique a meilleure fluidité que le métal pur, qui peut empêcher la formation de dendrites qui font obstacle à l’écoulement du liquide dans la solidification, améliorant ainsi la performance de lancer ; alliage eutectique mais a aussi une caractéristiques de transition de température constante (aucune plage de température de solidification), peut réduire les défauts de coulée, tels que la ségrégation et le rétrécissement ; alliage eutectique durci dureté (à proximité de la dureté du métal), ne devrait pas casser ; solidification eutectique peut être une variété de formes de la microstructure, en particulier l’arrangement régulier lamellaire ou structure eutectique de tige, peut être excellente performance in situ des matériaux composites. C’est précisément parce que l’eutectique a tant d’avantages, ainsi l’utilisation de processus eutectique pour produire le paquet LED devront réduire l’impédance et de renforcer les avantages de l’efficacité de la conduction de chaleur.
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