LED芯片/封装/照明技术发展现状及关键待破问题分析
[发布时间]:2016年1月5日
[来源]:广东LED
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【导读】: 当有人说LED封装初中生都会做,日亚化学笑了。说这种话的那些人和那些媒体记者普遍是大学学历,然而给他们原材料和仪器设备独立做一个LED封装产品,他们肯定做不出来。内行看门道,外行看热闹。这个世界上...
研究方法及技术路线
基本研究思路是:LED模型的设计——散热能力的软件模拟、分析及优化——LED的一次光学设计——倒装芯片的焊接——涂覆荧光粉——LED产品成型。
(1)材料的选取标准。相关材料的选择应根据需要须满足一定的物理特性:如焊接材料的焊接稳定性、导热及导电能力,封装材料的透光性、热稳定性、抵抗外力能力及硬度、密度、折射率均匀性及稳定性、吸水性、混浊度、最高长期工作温度、防静电等。
(2)封装支架的设计及制备
①高导热率的导热基板材料,可供选择的材料有铝板(导热系数为231W/m.K),铜板(385W/m.K),陶瓷材料氮化铝(320W/m.K),硅(191W/m.K)等;
②为避免两电极在共晶时熔合,根据芯片的大小及电极位置设计一个具有合适高度和大小的绝缘中间阻挡层。
(3)LED产品模型结构散热情况的软件模拟、分析及结构参数的优化。根据设计的样品模型,采用相关的模拟软件分析模拟结果,通过改变结构参数对LED模型进行优化,以获得具有极佳散热能力的优化LED产品模型。
(4)对LED进行一次光学设计。采用光学设计模拟软件(如TracePro等)针对倒装芯片、封装支架、模粒、出光透镜等进行设计。目的是实现最佳的出光效率。
(5)倒装芯片的共晶焊接技术
①在封装支架的底部,将焊锡膏黏结于外接电路的正、负极上,在阻挡层位置处黏结具有一定高度的绝缘层,以避免两者的熔合,其高度要高于焊锡膏的高度。
②将倒装芯片的正负两极精确对准封装支架的电路并黏结于支架底部,通过共晶焊工艺,控制温度,将倒装芯片牢固地焊接在支架上。
(6)荧光粉的喷涂涂覆技术。考虑到平面荧光粉涂覆工艺可以实现荧光粉土层的浓度、厚度及形状的可控性。实现出光光斑空间分布的均匀性及管间色度、亮度的均匀性等。
(7)Molding或者透镜成型、成产品。根据一次光学设计结构,采用透明环氧树脂或硅树脂在芯片的出光上方molding成弧行透镜,以增加光提取效率。
需要解决的关键问题
(1)将覆晶芯片牢固地通过共晶焊接技术焊接在基板上成为关键技术之一。具体涉及到电极的对准、共晶过程中的温度控制、固晶力度、芯片及基板表面的粗糙程度等。
(2)保证正、负电极在工艺过程中不会熔合成为一个关键问题。具体涉及到如何设计及制备中间阻挡层以实现正负电极的有效阻隔。
(3)荧光粉的喷涂技术,主要是荧光粉涂覆的均匀性、厚度及形状等。
(4)出光效率,是技术上很重要的一个关键,避免在制造过程中,特别是焊接温度对覆晶芯片量子阱的损伤,导致出光效率的降低。
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