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Tecnologia di imballaggio LED ad alta potenza
Nov.20.2024
L'imballaggio di LED ad alta potenza è stato un punto caldo della ricerca negli ultimi anni a causa della sua struttura e processo complessi, e influisce direttamente sulle prestazioni e sulla durata del LED. In particolare, l'imballaggio di LED bianchi ad alta potenza è un punto focale tra i temi di ricerca.
Le funzioni principali dell'imballaggio LED includono: 1. Protezione meccanica per migliorare la affidabilità; 2. Miglioramento della dissipazione termica per ridurre la temperatura di giunzione del chip e migliorare le prestazioni del LED; 3. Controllo ottico per migliorare l'efficienza di emissione luminosa e ottimizzare la distribuzione del fascio; 4. Gestione dell'alimentazione, inclusa la conversione AC/DC e il controllo dell'alimentazione.
La selezione dei metodi di imballaggio LED, dei materiali, delle strutture e dei processi è principalmente determinata da fattori come la struttura del chip, le proprietà ottico-elettroniche/meccaniche, le applicazioni specifiche e i costi. Dopo più di 40 anni di sviluppo, l'imballaggio LED ha attraversato le fasi di sviluppo del tipo supporto (Lamp LED), tipo SMD (SMD LED), LED a nucleo scoperto (COB LED).
Tecnologie chiave dell'imballaggio LED ad alta potenza
L'imballaggio ad alta potenza LED riguarda principalmente luce, calore, elettricità, struttura e processo. Questi fattori sono sia indipendenti che si influenzano a vicenda. Tra essi, la luce è lo scopo dell'imballaggio LED, il calore è il punto chiave, l'elettricità, la struttura e il processo sono mezzi, e le prestazioni sono l'embodiment specifico del livello di imballaggio. Dal punto di vista della compatibilità del processo e della riduzione dei costi di produzione, il design dell'imballaggio LED dovrebbe essere eseguito contemporaneamente al design del chip, cioè la struttura e il processo di imballaggio devono essere presi in considerazione durante la progettazione del chip. Altrimenti, dopo la fabbricazione del chip, la sua struttura potrebbe essere modificata a causa delle esigenze di imballaggio, il che potrebbe prolungare il ciclo di sviluppo del prodotto e i costi del processo, e talvolta persino rendere l'operazione impossibile.
01 Processo di imballaggio con bassa resistenza termica. Per il livello attuale di efficienza luminosa dei LED, poiché circa l'80% dell'energia elettrica di ingresso viene convertita in calore, e l'area del chip LED è piccola, la dissipazione del calore del chip è un problema chiave che deve essere risolto nell'imballaggio dei LED. Include principalmente la disposizione del chip, la selezione dei materiali di imballaggio (materiale del substrato, materiale di interfaccia termica) e il processo, nonché la progettazione del dissipatore di calore, ecc.
02 Struttura e processo di imballaggio con alto tasso di estrazione di luce. Durante l'uso dei LED, la perdita di fotoni generati dalla ricombinazione di radiazione quando vengono emessi verso l'esterno include principalmente tre aspetti: difetti strutturali interni del chip e assorbimento del materiale; perdita per riflessione dei fotoni all'interfaccia di uscita a causa della differenza di indice di rifrazione; e perdita per riflessione totale causata dall'angolo di incidenza maggiore dell'angolo critico di riflessione totale. Pertanto, molti raggi non possono essere emessi dal chip verso l'esterno. Applicando una pellicola di colla trasparente (colla da versare) con un indice di rifrazione relativamente alto sulla superficie del chip, poiché la pellicola di colla si trova tra il chip e l'aria, la perdita di fotoni all'interfaccia viene ridotta efficacemente e l'efficienza di estrazione della luce è migliorata. Inoltre, il ruolo della colla da versare comprende anche la protezione meccanica del chip, lo smaltimento dello stress e funge da struttura guida-luce. Quindi, è richiesto che abbia alta trasparenza, alto indice di rifrazione, buona stabilità termica, buona fluidità e facilità di spruzzatura. Per migliorare la affidabilità dell'imballaggio LED, si richiede anche alla colla da versare di avere bassa idrofilia, basso stress e resistenza all'invecchiamento. Attualmente, le collanti comunemente utilizzate includono la resina epoxide e il silicone. Il silicone è significativamente migliore della resina epoxide grazie alla sua alta trasparenza, alto indice di rifrazione, buona stabilità termica, basso stress e bassa idrofilia. Viene ampiamente utilizzato nell'imballaggio di LED ad alta potenza, ma il costo è relativamente elevato.
Negli ultimi anni, i chip LED sono gradualmente diventati il punto di forza dell'industria dei display. Grazie ai vantaggi di alta luminosità, auto-emissione e colore completo, sono continuiamente entrati in vari luoghi di visualizzazione, e l'imballaggio SMD e COB sono i principali fattori che hanno spinto questo sviluppo.
Il LED a montaggio superficiale tre-in-uno (SMD) è apparso nel 2002 e ha gradualmente conquistato la quota di mercato dei dispositivi a display LED, passando dal confezionamento a zampa al SMD. Il confezionamento a montaggio superficiale consiste nell'incollare un singolo o più chip LED su un supporto metallico con un telaio esterno in plastica a forma di " coppa" (le zampe esterne del supporto sono collegate rispettivamente ai poli P e N del chip LED), quindi riempire il telaio esterno in plastica con colla da imballaggio liquida e infornarlo a alta temperatura per formarlo, per poi tagliarlo in dispositivi individuali confezionati a montaggio superficiale. Poiché viene utilizzata la tecnologia di montaggio superficiale (SMT), il grado di automazione è relativamente elevato. Rispetto alla tecnologia di confezionamento a zampa, i LED SMD presentano prestazioni eccellenti in termini di luminosità, coerenza, affidabilità, angolo di visuale, aspetto, ecc.