Avancerede faciliteter Effektiv produktionAnvendelsen af lysdioder med ultrahøj lysstyrke fortsætter med at udvide, først ind på markedet for specialbelysning og bevæge sig mod det generelle belysningsmarked. På grund af den konstante stigning i indgangseffekten for LED-chips stilles der højere krav til emballageteknologien til disse effekt-LED'er. Power LED-emballageteknologi skal imødekomme følgende to krav: For det første skal pakkestrukturen have høj lysudtrækningseffektivitet, og for det andet skal den termiske modstand være så lav som muligt for at sikre den fotoelektriske ydelse og pålidelighed af strøm-LED.
Hvis en halvleder-LED skal bruges som en lyskilde, er lysstrømmen i et konventionelt produkt langt fra den til en generel lyskilde, såsom en glødelampe eller en lysstofrør. Derfor for at udvikle lysdioder inden for belysning er nøglen at øge lyseffektiviteten og lysstrømmen til niveauet for eksisterende lyskilder. De epitaksiale materialer, der bruges til lysdioder til kraft, bruger MOCVD-epitaksial vækstteknologi og flere kvantebrøndstrukturer. Selvom den interne kvanteeffektivitet skal forbedres yderligere, er den største hindring for at opnå høj lysstrøm chipets ekstraktionseffektivitet med lavt lys. Det nuværende strøm-LED-design vedtager en ny flip-chip-lodningskonstruktion for at forbedre lysekstraktionseffektiviteten af chippen, forbedre chipens termiske egenskaber og øge enhedens fotoelektriske konverteringseffektivitet ved at øge chipområdet og øge driftsstrømmen. Højere lysstrøm. Foruden chippen er enhedens emballageteknologi også vigtig. De vigtigste emballageteknologiprocesser er:
Varmeafledningsteknologi
Den traditionelle LED-pakkestruktur af indikator-type bruger generelt ledende eller ikke-ledende lim til at montere chippen i en reflekterende kop i lille størrelse eller på et bærebord. Guldtråden bruges til at afslutte den interne og eksterne forbindelse af enheden og er indkapslet med epoxyharpiks. Dens termiske modstand er så høj som 250 ° C / W ~ 300 ° C / W. Hvis den nye strømchip vedtager den traditionelle LED-pakkeform, vil forbindelsestemperaturen stige hurtigt, og epoxykarboniseringen bliver gul på grund af dårlig varmeafledning. Accelereret lysfald indtil fiasko, selv på grund af stress forårsaget af hurtig termisk ekspansion forårsaget af åbent kredsløbssvigt.
Derfor er en ny pakkestruktur med lav termisk modstand, god varmeafledning og lav spænding den tekniske nøgle til strøm-LED-enheden for en power LED-chip med en stor driftsstrøm. Chippen kan limes sammen med et materiale med lav modstand og høj varmeledningsevne; en kobber eller aluminium køleplade sættes til den nederste del af chippen, og en halvindkapslet struktur bruges til at fremskynde varmeafledning; og endda en sekundær køleplade er designet til at reducere enhedens termiske modstand. Inde i enheden, fyldt med fleksibel silikongummi med høj gennemsigtighed, inden for temperaturområdet for silikongummi (generelt -40 ° C ~ 200 ° C), åbner gelen ikke på grund af pludselige temperaturændringer og ser ikke ud til at være gult fænomen . Delmaterialer skal også tage hensyn til deres termiske og termiske egenskaber for at opnå gode samlede termiske egenskaber.
Sekundær optisk designteknologi
For at forbedre enhedens lysekstraktionseffektivitet er der designet en ekstra reflekterende kop og flere optiske linser.
Power LED hvidt lys teknologi
Der er tre almindelige metoder til at opnå hvidt lys:
(1) Den blå chip er belagt med YAG-phosphor, chipens blå lys begejstrer fosfor til at udsende gulgrønt lys på 540 nm ~ 560 nm, og det gulgrønne lys og blåt lys syntetiserer hvidt lys. Metoden er relativt enkel at tilberede, høj i effektivitet og praktisk. Ulempen er, at stoffets konsistens er dårlig, phosphoren er let at udfælde, ensartetheden af den lyse overflade er dårlig, farvetonen er ikke ensartet, farvetemperaturen er høj, og farvegengivelsen er ikke ideel.
(2) RGB tre primærfarver Flere chips eller flere enheder udsender lys for at danne hvidt lys, eller brug blå + gulgrøn komplementær farve med dobbelt chip til at producere hvidt lys. Så længe varmen spredes, er det hvide lys, der produceres ved metoden, mere stabilt end den tidligere metode, men kørslen er mere kompliceret, og de forskellige lysfaldshastigheder for forskellige farvechips betragtes også.
(3) Anvend RGB-phosphor på den ultraviolette lyschip, og brug det violette lys til at begejstrede fosforen til at producere tre primærfarver til dannelse af hvidt lys. På grund af den nuværende UV-chip og RGB-fosforers lave effektivitet er den endnu ikke nået det praktiske trin.
Vi mener, at følgende tekniske problemer skal løses for at realisere industrialiseringen af W-klasse power LED-produkter til belysning:
1. Kontrol af pulverbelægning: Belægningsmetoden, der bruges i LED-chip + phosphorprocessen, er normalt at blande phosphoren med limen og derefter anvende den på chippen med en dispenser. Eftersom bærergelens viskositet er den dynamiske parameter under operationen, er den specifikke tyngdekraft af phosphoren større end den for bærergelen, og præcisionen af dispenseren og nøjagtigheden af dispenseren, kontrollen af ensartetheden af coatingmængden af fosfor er vanskelig, hvilket resulterer i hvidt lys. Ujævn farve.
2, filmelektriske parametre: egenskaberne ved halvlederprocessen, det samme materiale kan bestemme de optiske parametre (såsom bølgelængde, lysintensitet) og elektriske (såsom fremadspænding) parameterforskelle mellem den samme skivechip. Dette gælder især for RGB-trichromatiske chips, som har en stor indflydelse på hvide kromatiske parametre. Dette er en af de vigtigste teknologier, der skal løses i industrialiseringen.
3. Styring af lyskromatiske parametre i henhold til anvendelseskrav: Til forskellige formål er kravene til farvekoordinater, farvetemperatur, farvegengivelse, optisk effekt (eller lysintensitet) og rumlig fordeling af lyset på hvide LED'er forskellige. Styringen af ovenstående parametre involverer samarbejde mellem forskellige faktorer, såsom produktstruktur, procesmetode og materialer. I industriel produktion er det vigtigt at kontrollere ovenstående faktorer for at få produkter, der opfylder anvendelseskravene og har god konsistens.
Testning af teknologi og standarder
Med udviklingen af W-klasse power chip-fremstillingsteknologi og hvid LED-teknologi trækker LED-produkter gradvist ind på (specielt) belysningsmarked. De traditionelle LED-produktparameterteststandarder og testmetoder, der bruges til visning eller indikation, kan ikke længere imødekomme behovene i lysapplikationer. Producenter af halvlederudstyr i ind- og udland har også lanceret deres egne testinstrumenter. Der er visse forskelle i testprincipperne, betingelserne og standarderne, der bruges af forskellige instrumenter, hvilket øger vanskeligheden og kompleksiteten af testapplikationen og produktpræstationens sammenligningsarbejde.
China Optical Optoelectronics Industry Association Optoelectronics Sub-Committee Industry Association frigav "LED Test Method (Trial)" i 2003 i henhold til behovene for LED produktudvikling. Denne testmetode har tilføjet regler om LED-kolorimetriske parametre. LED'er er dog nødt til at udvide til belysningsindustrien. Oprettelse af LED-belysningsproduktstandarder er et vigtigt middel til industriel standardisering.
Screeningsteknologi og pålidelighedssikkerhed
På grund af begrænsningen af armaturets udseende er LED'ets samleplads til belysning forseglet og begrænset, og det forseglede og begrænsede rum er ikke befordrende for varmeafledning af LED, hvilket betyder, at miljøet til at belyse LED er dårligere end det konventionelle LED- og indikations-LED-produkt. Derudover betjenes lys-LED under højstrømsdrev, hvilket stiller højere pålidelighedskrav til den. Ved industriel produktion er det nødvendigt at udføre passende termisk aldring, temperaturcykluschok, belastning af aldringsproces-screeningstest til forskellige produktanvendelser og eliminere produkter med tidlig svigt for at sikre produktets pålidelighed.
Elektrisk beskyttelsesteknologi
Da GaN er et bredt båndhullemateriale, er resistiviteten høj, og de inducerede ladninger, der genereres af den statiske elektricitet i produktionsprocessen, går ikke let tabt og akkumuleres i betydelig grad, og en høj elektrostatisk spænding kan genereres. Når materialets evne til at modstå overskrides, opstår der et nedbrydelighedsfænomen, og der opstår afladning. Safirens underlags blå chip har positive og negative elektroder på chippen med en lille tonehøjde. For InGaN / AlGaN / GaN dobbelt heterojunktion er det aktive tynde InGaN-lag kun et par snesevis af nanometer, og den elektrostatiske modstandsevne er lille, hvilket er ekstremt let. Det er opdelt efter statisk elektricitet for at deaktivere enheden.
Derfor er industriel produktion forebyggelse af statisk elektricitet passende, hvilket direkte påvirker produktudbyttet, pålideligheden og økonomiske fordele. Der er flere teknikker til forebyggelse af statisk elektricitet:
1. Tag forholdsregler mod transmission, stabling osv. Af menneskelig krop, platform, jord, rum og produkter til produktion og brug. Midlerne er antistatisk tøj, handsker, armbånd, sko, puder, kasser, ion-fans, testinstrumenter osv.
2. Design et elektrostatisk beskyttelseskredsløb på chippen.
3. Monter beskyttelsesenheden på LED'en.
Nuværende status for strøm LED-emballageteknologi
Strøm-LED'er er opdelt i strøm-LED og W-klasse strøm LED. Indgangseffekten for strøm-LED er mindre end 1W (bortset fra titusinder af milliwatt strøm-LED); indgangseffekten for W-klassen strøm LED er lig med eller større end 1W.
Fremmed strøm LED-emballageteknologi
(1) Strøm-LED
Tidligere introducerede HP LED i "Piranha" -pakkestrukturen i de tidlige 1990'ere og introducerede den forbedrede "SnapLED" i 1994. Den har to driftsstrømme, 70mA og 150mA, og indgangseffekten kan nå 0,3W. Derefter introducerede OSRAM "PowerTOPLED". Senere introducerede nogle virksomheder en række magt LED-pakkestruktur. Strøm-LED'erne i disse strukturer er flere gange højere end LED-indgangseffekten i den originale rack-pakke, og den termiske modstand reduceres med en brøkdel.
(2) W-klasse strøm-LED
W-klasse power LED er kerneelementet i den fremtidige belysning, så verdens største virksomheder har investeret en masse magt til at forske og udvikle emballageteknologien til W-class power LED.
En-chip W-klasse strøm-LED blev først introduceret af Lumileds i 1998. Pakkestrukturen er kendetegnet ved termoelektrisk adskillelse. Flipchippen loddes direkte til kølepladen med en siliciumbærer, og der anvendes et reflekterende bæger og optisk. Nye strukturer og materialer såsom linser og fleksible transparente klæbemidler fås nu i højeffekt-LED'er med 1-chip, 3W og 5W. OSRAM lancerede en-chip "GoldenDragon" -serie af LED'er i 2003, som er kendetegnet ved kølelegemer og metaller. Kredsløbskortet er i direkte kontakt og har god varmeafledningsevne, og indgangseffekten kan nå 1W.
Højeffekt-LED'er med multi-chip-pakke fås i mange strukturer og pakker. I 2001 introducerede UOE Corporation Norlux-serien af LED'er i en multi-chip-pakke med en sekskantet aluminiumplade som underlag. I 2003 introducerede LaninaCeramics en højeffekt LED-array pakket på selskabets proprietære sintrede keramiske teknologi (LTCC-M) på metallsubstrater. I 2003 lancerede Panasonic en højeffekt hvid LED pakket med en kombination af 64 chips. I 2003 meddelte Nichia Corporation, at det er den lyseste hvide LED i verden, med en lysstrøm på 600 lm og en udgangsstråle på 1000 lm. Det er 30W, den maksimale indgangseffekt er 50W, og det hvide LED-modul, der giver udstillingen, har en lyseffektivitet på 33 lm / W.
Med hensyn til LED-lysdioder med multi-chip-kombination har mange virksomheder løbende udviklet mange nye produkter med ny struktur og emballage i henhold til den faktiske markedets efterspørgsel, og deres udviklingshastighed er meget hurtig.
Huskraft LED-emballageteknologi
Indenlandske LED-emballageprodukter er mere komplette. Ifølge de foreløbige skøn er der mere end 200 LED-emballagefabrikker i Kina, med en emballagekapacitet på mere end 20 milliarder om året, og emballagekapaciteten er også meget stærk. Imidlertid er mange emballagefabrikker private virksomheder, der er små i omfang. Imidlertid er MB-seriens højeffekt-LED indkapslet med MetalConding-teknologi i Kinas Taiwan UEC Corporation (National Union) karakteriseret ved at erstatte GaAs-underlaget med Si, give god varmeafledning og bruge et metalbindingslag som et lysreflektionslag for at forbedre lysudgang. .
Til forskning og udvikling af højeffekt-LED-emballageteknologi har landet ikke officielt støttet investeringen, og indenlandske forskningsenheder griber sjældent ind. Styrken af investeringer og forskning (arbejdskraft og økonomiske ressourcer) i emballagevirksomheder er stadig ikke nok, hvilket danner en svag indenlandsk udvikling af emballageteknologi. Det tekniske niveau af emballage er stadig meget forskelligt fra det i udlandet.