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Technologie d'emballage LED haute puissance
Nov.20.2024
L'emballage de LED haute puissance a été un sujet de recherche important ces dernières années en raison de sa structure et de son processus complexes, et il affecte directement les performances et la durée de vie de la LED. En particulier, l'emballage des LED blanches à haute puissance est un point chaud parmi les sujets de recherche.
Les fonctions de l'emballage de LED comprennent principalement : 1. Protection mécanique pour améliorer la fiabilité ; 2. Renforcement de la dissipation thermique pour réduire la température de jonction du composant et améliorer les performances de la LED ; 3. Contrôle optique pour améliorer l'efficacité de sortie lumineuse et optimiser la distribution du faisceau ; 4. Gestion de l'alimentation, y compris la conversion AC/DC et le contrôle de l'alimentation.
Le choix des méthodes d'emballage des LED, des matériaux, des structures et des processus est principalement déterminé par des facteurs tels que la structure du composant, les propriétés optoélectroniques/mécaniques, les applications spécifiques et les coûts. Après plus de 40 ans de développement, l'emballage des LED a traversé les étapes de développement du type support (Lamp LED), du type SMD (SMD LED), et du type cœur nu LED (COB LED).
Technologies clés du conditionnement des LED à haute puissance
L'emballage des LED haute puissance implique principalement la lumière, la chaleur, l'électricité, la structure et le processus. Ces facteurs sont à la fois indépendants les uns des autres et s'influencent mutuellement. Parmi eux, la lumière est le but de l'emballage des LED, la chaleur est le point clé, l'électricité, la structure et le processus sont des moyens, et les performances sont l'incarnation concrète du niveau d'emballage. Du point de vue de la compatibilité du processus et de la réduction des coûts de production, la conception de l'emballage LED doit être réalisée simultanément avec la conception du composant, c'est-à-dire que la structure et le processus d'emballage doivent être pris en compte lors de la conception du composant. Sinon, après la fabrication du composant, la structure du composant pourrait être ajustée en raison des besoins d'emballage, ce qui prolongerait le cycle de développement du produit et le coût du processus, et parfois même rendrait cela impossible.
01 Procede d'emballage à faible résistance thermique Pour le niveau actuel d'efficacité lumineuse des LED, puisque environ 80 % de l'énergie électrique d'entrée est convertie en chaleur, et que la surface du chip LED est petite, la dissipation de chaleur du chip est un problème clé qui doit être résolu dans l'emballage des LED. Cela inclut principalement la disposition des chips, le choix des matériaux d'emballage (matériau de substrat, matériau d'interface thermique) et le procédé, ainsi que la conception du dissipateur de chaleur, etc.
02 Structure d'emballage et procédé à haut taux d'extraction de lumière. Lors de l'utilisation des LED, la perte des photons générés par la récombination par rayonnement lors de leur émission vers l'extérieur inclut principalement trois aspects : les défauts structurels internes du composant et l'absorption du matériau ; la perte par réflexion des photons à l'interface de sortie en raison de la différence d'indice de réfraction ; et la perte par réflexion totale causée par un angle d'incidence supérieur à l'angle critique de réflexion totale. Par conséquent, de nombreux rayons ne peuvent pas être émis du composant vers l'extérieur. En appliquant une couche de colle transparente (colle de moulage) avec un indice de réfraction relativement élevé sur la surface du composant, comme cette couche se trouve entre le composant et l'air, la perte des photons à l'interface est réduite efficacement, améliorant ainsi l'efficacité d'extraction de lumière. De plus, le rôle de la colle de moulage inclut également la protection mécanique du composant, la relaxation des contraintes et sa fonction de structure de guidage optique. Il est donc nécessaire qu'elle ait une haute transmittance lumineuse, un indice de réfraction élevé, une bonne stabilité thermique, une bonne fluidité et soit facile à pulvériser. Afin d'améliorer la fiabilité de l'emballage des LED, il est également exigé que la colle de moulage ait une faible hygroscopie, de faibles contraintes et une résistance au vieillissement. Les colles de moulage couramment utilisées actuellement incluent la résine époxy et le siloxane. Le siloxane est nettement meilleur que la résine époxy grâce à sa haute transmittance lumineuse, son indice de réfraction élevé, sa bonne stabilité thermique, ses faibles contraintes et sa faible hygroscopie. Il est largement utilisé dans l'emballage des LED haute puissance, mais son coût est relativement élevé.
Ces dernières années, les puces LED sont progressivement devenues le chouchou de l'industrie de l'affichage. Grâce à leurs avantages tels qu'une haute luminosité, une auto-émission de lumière et une gamme de couleurs complète, elles ont pénétré divers lieux d'affichage. L'emballage SMD et l'emballage COB sont les principaux facteurs qui impulsent ce développement.
L'LED SMD (Surface Mount Device) trois en un est apparu en 2002 et a progressivement conquis la part de marché des dispositifs d'affichage LED, marquant une transition du conditionnement à broches vers le SMD. Le conditionnement par montage superficiel consiste à fixer un ou plusieurs puces LED sur un support métallique avec une structure extérieure en plastique en forme de "coupe" (les pattes externes du support sont connectées respectivement aux pôles P et N de la puce LED), puis à remplir cette structure extérieure en plastique avec de la résine d'emballage liquide, avant de la cuire à haute température pour la solidifier, et enfin de la découper en composants individuels empaquetés en surface. Étant donné que la technologie de montage en surface (SMT) peut être utilisée, le niveau d'automatisation est relativement élevé. Comparé à la technologie de conditionnement à broches, les LED SMD présentent de bonnes performances en termes de luminosité, de cohérence, de fiabilité, d'angle de vue et d'apparence.