I. Einleitung
Bezogen auf den Halbleiter-Leuchtdioden-LED, aus den sechziger Jahren des letzten Jahrhunderts nach und nach aus dem Markt entwickelt, ist die Verpackungstechnik kontinuierlich verbessert und weiterentwickelt. LED-Paket von der Entwicklung der ersten Glas-Rack Epoxidharz vergossen und SMD-Gehäuse verwenden, so dass die Low-Power-LED breite Palette von Anwendungen. Von der 1990er Jahre, dank LED-Epitaxie, Chip-Technologie Durchbrüche, quaternäre AlGaInP und GaN-basierten LED nach der anderen, um die LED Vollfarbe erreichen, Helligkeit erheblich verbessert, und Kombinationen von Farben und weiß . Leistungsaufnahme des Gerätes hat sich stark verbessert. Die aktuelle Single-Chip-1W High Power LED-Branche und der Markt hat in Taiwan wurde auch ein National League Single-Chip-Hochleistungs 10W LED entwickelt. Dies macht ultra-hohe Helligkeit von LED-Anwendungen werden kontinuierlich ausgebaut, zunächst in die Speziallichtquellen Marktsektoren und Allgemeinbeleuchtung Markt nach vorn. Da die LED-Chip Eingangsleistung steigt weiter an, legen Sie die Power-LED Verpackungstechnik uns höhere Anforderungen. Main-Power-LED Verpackungstechnik sollten die beiden folgenden Punkte erfüllen: Erstens, die Package-Struktur, um eine hohe Licht-Extraktion Wirkungsgrad haben, ist die andere Widerstand so gering wie möglich, um so sicherzustellen, dass die Power-LED optische Leistung und Zuverlässigkeit. Daher wird in diesem Artikel über die Power-LED Verpackungstechnik für die Präsentation und Diskussion zu konzentrieren.
Zweitens, die Status-LED-quo-Macht Verpackungstechnik
Wie die Power-LED sehr breiten Anwendungsbereich und unterschiedliche Anwendungsanforderungen unter die Power-LED ist nicht das Gleiche. Laut Macht die Größe des aktuellen Power-LED ist in den normalen Betriebs-LED und Power LED unterteilt zwei Arten von W-Klasse. Leistungsaufnahme weniger als 1 Watt LED (zehn mW LED ausgeschlossen) für normale Betriebs-LED, Leistungsaufnahme ist gleich oder größer als 1 Watt für die W-Klasse-LED LED. Die W-Class-Power-LED üblich sind zwei Arten von Struktur, ist ein Single-Chip-W-Klasse-LED, die andere ist eine Kombination aus Multi-Chip-W-Klasse-LED.
1. Foreign Power LED Verpackungstechnik:
(1) Allgemeine Betriebs-LED
Dem Bericht zufolge, wurde zuerst von HP im Jahr 1993 verwendet die Initiative "Piranha"-Paket Struktur der LED, genannt "Super flux LED", und im Jahr 1994 führte eine modifizierte Version von "Snap LED", die Form in Abbildung 1 dargestellt. Ihre typischen Betriebsstrom bzw. 70mA und 150mA bzw. 0,1 W Leistungsaufnahme und 0,3 W.
Osram Start von "Power TOP LED" ist die Metallrahmen des PLCC Paket-Struktur, die Form in Abbildung 2 dargestellt. Nach einer Reihe von anderen Unternehmen bieten eine Vielzahl von LED-Paket-Struktur. Einer der PLCC-4-Paket-Struktur, seine Macht über 200 ~ 300mW ist, ist die thermische Beständigkeit dieser Strukturen in der Regel 75 ~ 125 ℃ / W. Kurz gesagt, diese Strukturen als das Original Rack-Power-LED-Paket der LED Leistungsaufnahme erhöht mehrmals, fiel Widerstand mehrmals.
(2) W-Klasse-LED
W-Klasse-LED-Beleuchtung ist der Kern der Zukunft, so dass Unternehmen auf der ganzen Welt zu einer großen Macht, die Macht Verpackungstechnik für W-Klasse für Forschung und Entwicklung, und die Erlöse aus der neuen Struktur, neuen Technologie-Anwendungen für verschiedene Patente. Single-Chip-W-Klasse Leistung von Lumileds LED, erstmals 1998 die Luxeon LED, die Struktur in Abbildung 3 dargestellt gestartet, nach den Berichten wird das Paket-Struktur durch den Einsatz von thermischen Trennung in der Form der Flip-Chip-Silizium-Träger aus direkt auf dem Kühlkörper verlötet, und die Nutzung von reflektierendem Glas, optische Linsen und flexible durchsichtigem Plastik und anderen neuen Strukturen und neuen Materialien, um das Licht Extraktion Effizienz des Gerätes zu verbessern und verbessert die thermischen Eigenschaften. Größere Stromdichte in die stabile und zuverlässige Arbeit, und hat eine sehr viel niedriger als bei gewöhnlichen LED-thermische Beständigkeit, in der Regel 14 ~ 17 ℃ / W, die vorhandenen 1W, 3W und 5W-Produkte. Das Unternehmen kürzlich auch [1] berichtet eingeführt Luxeon III LED Produkten, Verpackungen und Chip aufgrund der Verbesserung in die Höhe treiben aktuelle Arbeit, die Arbeit von 50.000 Stunden bei 700mA Strom auch nach 70% der Lumen bei 1A Strom erhalten 20.000 Stunden Arbeit zu halten 50% des Lumens.
Osram ist Single-Chip wurde im Jahr 2003 den "Golden Dragon"-Serie LED [2], in Abbildung 4 dargestellt, ihre Struktur wird durch einen Kühlkörper in direkten Kontakt mit dem Metall-Vorstand, mit guter Wärmeableitung gekennzeichnet und Eingangsleistung bis vorgestellt 1W. Chinas Taiwan UEC, Inc. (NL) Metall-Bindung (Metal Bonding)-Technologie, die MB-Serie High-Power-Paket LED [3], die von Si anstelle von GaAs-Substrat, Wärme-und Metall-Bindung Schicht für Licht reflektierende Schicht gekennzeichnet ist, zu verbessern Lichtleistung. Bestehende LED Chip-Größe, beziehungsweise: 0,3 × 0.3mm2, 1 × 1mm2 und 2,5 × 2.5mm2 Chip, der Eingangsleistung bzw. 0,3 W, 1 W und 10 W, von denen 2,5 × 2.5mm2 Chip Lichtstrom von bis zu 200lm, 0.3W und 1W Produkte sind am Markt. Kombination von Multi-Chip-Package Power-LED, seine Struktur und Paket mehr, hier ein paar typische Struktur-Paket:
① UOE im Jahr 2001 den USA eingeführt Multi-Chip-packed Norlux Series LED [4], ihre Struktur ist hexagonal Aluminium als Substrat in Abbildung 5, gute Wärmeleitfähigkeit von Aluminium-Schicht dargestellt, ein Teil der zentralen lichtemittierende Fläche 40 montiert werden können nur Chip-Package für Einzel-oder Multi-Color-Kombinationen können auch nach dem tatsächlichen Bedarf der Anzahl der Chips und Golddraht Schweißen angeordnet werden, blinkt die Power-Verpackungen Effizienz seiner Lichtstrom 20lm / W, Haare Lichtstrom von 100 lm.
② Lanina Ceramics Unternehmen im Jahr 2003 mit der einzigartigen Niedertemperatur-Sinterkeramik Substratmetall (LTCC-M)-Technologie, High-Power-Paket gestartet LED array [5], gibt es zwei Produkte: die eine ist 7 Yuan LED-Array, der Fluss von 840lm Macht ist 21W. Der andere ist 134 Yuan LED-Array, einem Lichtstrom von 360lm, Power 134W. Wie der LTCC-M-Technologie direkt auf dem LED-Chip-Array-Konfiguration Paket versiegelt Box angeschlossen, so dass die Betriebstemperatur von bis zu 250 ℃.
③ Panasonic in 2003 durch die 64-Chip-packed High-Power LED weiß gestartet [6], Lichtstrom von bis zu 120lm, hervorragendes Substrat mittels thermischer Leistung, diese Chips in einem 2cm2 Fläche verpackt, dessen Antrieb Strom von bis zu 8W, dieses Paket alle 1W Leistungsaufnahme von dessen Temperatur nur 1,2 ℃.
④ Nichia im Jahr 2003 als das weltweit hellste weiße LED, der Lichtstrom von bis zu 600lm, 1000lm Ausgang Balken, den Stromverbrauch von 30W, maximale Eingangsleistung von 50W bekannt gestartet, leuchtet die weiße Modul Ausstellung Lichtausbeute bieten 33lm / W. Die Kombination von High-Power Multi-Chip-LED, viele Unternehmen auf den tatsächlichen Marktnachfrage und entwickeln ständig viele neue Package-Struktur neuer Produkte durch seine Geschwindigkeit entwickelt ist sehr schnell.
2. Domestic LED Verpackungstechnik
Ordentliche inländische LED Verpackung Kapazität des Verfahrens, nachdem das Produkt ist sehr stark, eine vollständige Auswahl an Verpackungen, nach vorläufigen Schätzungen des Landes mehr als 200 LED-Verpackung ab Werk, Verpackung Kapazität von mehr als 20 Milliarden / Jahr, Kapazität ist auch sehr starkes Paket an Unterstützung , aber eine Menge von Verpackungen Fabrik, die privat gehaltene kleine aussehen.
Domestic Macht Typ LED-Paket bereits in den neunziger Jahren begann, nachdem die Verpackung von einigen mächtigen Unternehmen, wurde entwickelt und begann die Massenproduktion, wie "Piranha" power-Typ LED. Domestic Universitäten, Forschungsinstituten selten Hochleistungs-Packaging-Technologie Forschung, Ministry of Information Industry Nr. 13 Research Institute of Power LED LED Verpackungstechnik zu Forschung, Studium und gute Ergebnisse zu erzielen, insbesondere die Entwicklung der Power-LED-Produkte.
Starke LED-Paket von inländischen Unternehmen (ausländische Investitionen), Sterne des Landes wie Foshan, Xiamen Hualian, und mehrere andere Unternehmen, schon lange darauf, Power-LED durchgeführt R & D arbeiten und gute Ergebnisse erzielt. Wie "Piranha" und PLCC Paket-Struktur der Produkte kann in Massenproduktion hergestellt werden, und hat eine Single-Chip-1W High Power LED-Paket-Level-Proben. Aber auch für Multi-Chip oder eine Kombination von High-Power LED-Gerät für Forschung und Entwicklung, und geben einige Beispiele für die Studie. High-Power LED-Packaging-Technologie für Forschung und Entwicklung hat das Land noch nicht offiziell unterstützt Investitionen, inländische Forschungseinrichtungen selten beteiligt, Verpackung Unternehmen in FuE investieren Intensität (personellen und finanziellen) ist immer noch nicht genug, um eine inländische Verpackungstechnik Entwicklung Lage der schwachen Form das technische Niveau und das Paket ist noch eine erhebliche Lücke.
Drittens LED der Energiewirtschaft Schlüssel Verpackungstechnik
LED als Lichtquelle für die Halbleiter-, der Lichtstrom von herkömmlichen Produkten wie Glüh-und Leuchtstofflampen, die universelle, weit weg verglichen. Daher LED-Beleuchtung im Bereich der Entwicklung, der Schlüssel zu seiner Lichtausbeute, erhöhte Lichtstrom auf das Niveau der vorhandenen Beleuchtung. Power LED epitaktischen Materialien in der Epitaxie-Technologie mit MOCVD-und Multi-Quantum-Well-Struktur verwendet, obwohl seine externe Quantenausbeute sollte verbessert werden, aber der Zugang zu hohen Lichtstrom ist nach wie vor das größte Hindernis für die Chip-Licht Extraktionseffizienz ist gering. Bestehende Power-LED-Flip-Chip-Design der neuen Struktur, um das Licht Extraktion Effizienz der Chips zu verbessern, die Verbesserung der Chip-thermischen Eigenschaften und durch die Erhöhung der Chipfläche, erhöhen Sie den Betriebsstrom um die Effizienz der photoelektrischen Umwandlung Geräte zu erhöhen, um zu gewinnen fettreichen Fluss. Neben dem Chip ist das Gerät der Verpackungstechnik ebenfalls wichtig. Der Schlüssel Verpackungsprozess sind:
1, Kältetechnik
Der traditionelle Indikator Typ LED-Paket-Struktur, in der Regel mit leitfähigem oder nicht leitfähigem Kleber-Chip in der reflektierenden Tasse oder kleinen Stück Tische, die vom Gold gesetzt auf die internen und externen Geräten zusammen mit Epoxidharz verbunden komplett installiert, Der thermische Widerstand von bis zu 250 ~ 300 ℃ / W, wenn eine neue Power-Chip vom Typ-Typ LED-Paket mit der traditionellen Form, um schlechte Wärmeabfuhr, da der Chip Sperrschichttemperatur führen stieg rasch und Epoxid-Carbon gelb, wodurch das Gerät beschleunigt Licht Rückgang bis zum Versagen oder sogar wegen der raschen thermischen Ausdehnung Stress durch Drahtbruch und zum Ausfall generiert. Daher ist für große Betriebsstrom der LED-Chips, geringe thermische Beständigkeit, gute Wärmeabfuhr und geringe Beanspruchung des neuen Power-LED-Paket-Struktur ist der Schlüssel-Komponenten. Low Widerstand, hohe Wärmeleitfähigkeit des Materials den Chip, der untere Teil des Chips sowie Kupfer-oder Aluminium-Kühlkörper und semi-Kapselung Struktur beschleunigt die Abkühlung, auch sekundäre Kühl-Gerät entwickelt, um das Gerät der thermischen Widerstand zu verringern. Im Inneren des Gerätes, mit einer transparenten weichen Silikon-Kautschuk gefüllt, Silikonkautschuk Temperaturen im Bereich standhalten zu (in der Regel -40 ℃ ~ 200 ℃), Kolloide nicht plötzlichen Veränderungen in der Temperatur das Gerät zu öffnen verursachen, wird es nicht erscheinen gelb Phänomen. Teile und Materialien sollten in vollem Umfang berücksichtigt die Wärmeleitfähigkeit, thermische Eigenschaften, um eine insgesamt gute thermische Eigenschaften zu bekommen.
2, das zweite optische Design-Technologie
Zur Verbesserung der Licht-Extraktion Effizienz des Gerätes, sowie der Reflektor-Design mit mehreren optischen Linsen.
3, die Power-LED Weißlicht-Technologie
Gemeinsame Methode zur Erreichung weißes Licht hat die folgenden drei Verfahren:
1) YAG-Leuchtstoff beschichtet Blue-Chip-, Blue-Chip, in der Regel Lichtanregung Leuchtstoff 500nm ~ 560nm gelb, grün, gelb, grün und blaues Licht synthetischen weißen ausgestellt. Vorbereitet durch diese Methode ist relativ einfach, effizient, praktisch. Der Nachteil ist die Menge der Leim Konsistenz ist schlecht, was zu einer glatten Phosphore leicht ausfallen schlechte Gleichförmigkeit Farbkonstanz ist nicht gut, hohe Farbtemperatur, Farbe ist nicht ideal.
2) RGB drei Grundfarben mehrere Chips oder mehrere Geräte in ein weißes Licht Farbmischung; oder blau + gelb-grün Dual-Chip-Komplementärfarbe zu erzeugen weißes Licht. Solange die Wärme gut, erzeugt das Verfahren weißes Licht, als die erste Methode ist stabil, aber der Fahrer ist etwas komplexer, aber auch unter Berücksichtigung der verschiedenen Chips in verschiedenen Farben des Lichts Rückgangsrate.
3) RGB in den UV-Phosphor-Beschichtung auf dem Chip, aufgeregt Leuchtstoff mit lila Mischung zu bilden produziert drei weiße Grundfarbe. Doch die Stromausbeute von UV-Chip-und RGB-Phosphor niedriger Epoxy leicht unter UV-Bestrahlung Alterung zerlegt. Unsere Methode wurde bereits 1 verwendet) und 2) für die Massenproduktion von weißen LED-Produkten und hat aus der W-Klasse LED Probe-Studie durchgeführt. Kumulierte einige Erfahrung und das Verständnis, glauben wir, dass W-Klasse Leistung Beleuchtung Produkte zu erreichen, muss die Industrie auch auf die folgenden technischen Problemen geführt:
① Pulverbeschichtung Gewicht zu kontrollieren: LED-Chip +-Phosphor-Technologie in die Phosphorschicht verwendete Methode ist in der Regel mit dem Kunststoff beschichtet mit einem Verteiler, seine Chip gemischt. Während des Betriebs der Träger plastische Viskosität der dynamischen Parameter ist, ist der Anteil größer als die Träger-Gel und Phosphor Niederschlag und Händler
Genauigkeit und andere Faktoren, diesen Prozess steuern Einheitlichkeit der Phosphor-Beschichtung Gewicht schwer, was zu der weißen Farbe der Uniform.
② Chip mit optischen Parameter: die Eigenschaften der Halbleiter-Prozesses, die Entscheidung Wafer-Chip mit der gleichen Arten von Materialien kann zwischen dem optischen Parameter (z. B. Wellenlänge, Lichtstärke) und Strom (wie Durchlassspannung) Parameter Unterschiede zu präsentieren. RGB drei Farb-Chips noch mehr, denn die weiße Farbe Parameter signifikanten Einfluss. Dies ist die Industrie muss eine der wichtigsten Adresse.
③ Nach Anforderung der Anwendung durch die helle Farbe Parameter-Steuerung generiert: verschiedene Zwecke, für weiße LED Farbkoordinaten, Farbtemperatur, Farbwiedergabe, optische Leistung (oder Intensität) und die räumliche Verteilung von Licht und anderen Anforderungen sind unterschiedlich. Die Parameter in der Steuerung der Produkt-Struktur-, Prozess-Methoden, Materialien und andere Faktoren, Koordination beteiligt. In der industriellen Produktion dieser Faktoren zu kontrollieren, werden mit der Anwendung, ist die Konsistenz sehr wichtig, ein gutes Produkt.
4, Prüftechnik und Standards
Mit der W-Klasse Leistung der Chip-Herstellung Technologie und die Entwicklung von weißen LED-Technik, LED-Produkte ist nach Eingabe der (Sonder-) Beleuchtung Markt, Ausstellung oder Anzeige in der traditionellen Parameter der LED Produkt Prüfnormen und Prüfmethoden verwendet werden, nicht auf die Bedürfnisse von Beleuchtungsanwendungen. Inländische und ausländische Hersteller von Halbleiter-Ausrüstung und Instrumente haben auch ihre eigenen Test-und Messtechnik in unterschiedlichen Prinzipien, Bedingungen, Normen, gibt es einige Unterschiede, was einer Steigerung von Test-Anwendungen, die Schwierigkeiten beim Vergleich der Produktleistung und erschweren die Frage verwendet, ins Leben gerufen.
Chinas Optik und Optoelektronik Manufactures Association optoelektronischen Bauelementen Zweig des Vereins nach den Bedürfnissen der Entwicklung von LED-Produkten im Jahr 2003 erlassene "Licht emittierende Diode Test (Trial)", das Prüfverfahren zu den Bestimmungen der LED Farb-Parameter zu erhöhen. Aber LED-Beleuchtung Industrie zu erweitern, um Standards zu etablieren für LED-Beleuchtung Produkte ein wichtiges Mittel der industriellen Standardisierung.
5, Siebtechnik und Zuverlässigkeit zu gewährleisten,
Seit dem Erscheinen des Lichtes beschränkt, LED-Beleuchtung und die Abdichtung der Montage hat wenig Platz war, ist wenig Platz abgedichtet und Wärme ist nicht förderlich für LED, was bedeutet, dass die Verwendung von LED-Beleuchtung Umwelt als minderwertig zu den traditionellen Display, das die LED-Produkte gibt bedeutet. Darüber hinaus LED-Beleuchtung, hoch aktuelle Laufwerk in die Arbeit, die ihre höheren Anforderungen an die Zuverlässigkeit gestellt. In der industriellen Produktion, für verschiedene Produktgruppen Anwendungen, Entwicklung von geeigneten thermischen Alterung, die Auswirkungen der Temperaturschwankungen, laden den Alterungsprozess Screening-Test, ohne vorzeitigen Ausfall Produkte gewährleisten Zuverlässigkeit der Produkte ist von wesentlicher Bedeutung.
6, elektrostatischen Schutz-Technologie
Sapphire Blue-Chip-Chip-positiven und negativen Elektroden werden über dem Raum befindet klein, für InGaN / AlGaN / GaN Doppel Heteroübergang, InGaN aktive Schicht von nur wenigen Dutzend Bücher nm, die elektrostatische Kapazität des kleinen, leicht durch statische Elektrizität Zusammenbruch, der Ausfall des Gerätes. Daher wird in der industriellen Produktion, zu verhindern statische Aufladung richtig einen direkten Einfluss auf die Produktausbeute, Zuverlässigkeit und wirtschaftliche Vorteile. Elektrostatische Prävention Techniken sind wie folgt zusammenfassen:
① der Herstellung, Verwendung Websites aus dem menschlichen Körper, Tisch-, Boden-, Raum-und Produkt-Transport, Stapeln und andere Umsetzung von Präventions-, bedeutet, es gibt Anti-Statik-Bekleidung, Handschuhe, Armbänder, Schuhe, Matten, Kästen, Ionen-Fan, Prüfgeräte.
② Chip ESD-Schutzschaltung Design.
③ LED Montage auf der Schutzeinrichtung.
Xiamen Hualian Electronics Co., Ltd beschäftigt in der Halbleiter-LED und anderen optoelektronischen Bauelementen für Forschung und Produktion. Derzeit in Power-LED,
Sie haben bereits Piranhas, LED PLCC Power-Produkte, die Produktionskapazität. Derzeit LED Drei-Farben-PLCC-Chip Power Freien dekorative Anwendungen für den Export in die europäischen Märkte. Weiß-Farbmischung in Multi-Chip-Technologie, die bestehende Farb-Display-Modul exportiert. W-Klasse-LED wurde R, Y, G, B, W Farbe, Form zwei Proben entwickelt. IF = 350mA, jeweils unter der Lichtausbeute von ca. 14lm / W, 11lm / W, 12lm / W, 4lm / W und 11.5lm / W, Versuch Proben sind derzeit verfügbar.
IV Fazit
China LED-Paketen ist in erster Linie ordentliche Low-Power-LED, und hat auch eine gewisse Macht LED Verpackungstechnik und Wasser Produkte. Doch aus verschiedenen Gründen, LED das Niveau der chinesischen High-Power-Packaging-Technologie im Allgemeinen und auf internationaler Ebene gibt es eine beträchtliche Lücke. Um die Entwicklung von LED-Packaging-Technologie zu beschleunigen, wird vorgeschlagen:
1. Der Staat sollte auf die Unterstützung der Prozesse konzentrieren, bevor die Erweiterung LED-Chip mit der Stärke der Schlüssel Forschungseinrichtungen (Universitäten) und Unternehmen, eine konzentrierte Ausrichtung auf Durchbrüche in wichtigen technischen Schwierigkeiten vor dem Eingriff, sobald die Entwicklung und Produktion von unabhängigen Eigentumsrechte 1W, 3W, 5W und 10W, etc. High-Power LED-Chips, der einzige Weg, um die reibungslose Entwicklung von Hochleistungs-LED Chinas zu gewährleisten.
2. Der Staat sollte auf die Förderung der Kraft von mehreren High-Power LED Verpackungsunternehmen, entwickelte proprietäre LED Verpackungen konzentrieren und Großserien Ebenen zu erreichen, um im internationalen Wettbewerb zu beteiligen.
3. Sollte achten Sie auf die Phosphor-, Verpackungs-Materialien, Epoxy und andere grundlegende Forschung, Entwicklung und Industrialisierung.
4. Nach den Anforderungen des Marktes, um die Entwicklung des Marktes für verschiedene Power-LED-Produkte, die erste Zielgruppe für Speziallichtquellen Anwendungen gerecht zu werden, und nach und nach die Lichtquelle für die Allgemeinbeleuchtung Markt nach vorn.
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