LED(発光ダイオード) 国際新興戦略産業競争のホット スポットとなっています。LED 産業チェーンの上流、エピタキシャル基板材料チップ デザインが含まれています、川中製造、包装技術、機器と検査技術、下流の LED ディスプレイ、照明、照明アプリケーションをカバーします。現時点では、メインを YAG (イットリウム アルミニウム ・ ガーネット) 発光黄色、黄色蛍光体を刺激するために光の青の gan 系青色 LED 部分と青の他の部分では、高出力白色 LED を達成するために LED が青 + 黄色蛍光体の技術の使用します。蛍光体発光、黄色蛍光体は黄色光を発するし、白色光を得るための青い光をブレンドします。ブルーレイ LED チップ周り黄色の蛍光体のコーティングを青色のライトによって発行された、黄色の光、青の光のスペクトルの黄色光のスペクトル問題重なる白色光の形成後、蛍光体は青色光の一部です。
産業チェーンの重要なリンクとして高出力 LED パッケージは、半導体照明を推進し、実践的なものづくり基盤技術への表示です。のみを低熱抵抗、高効率、信頼性の高い LED パッケージングおよび製造技術の開発、優れた機械的・電気的保護のために LED チップを減らす機械、電気、熱、湿式、他チップ性能に関する外部要因は、チップ安定性と信頼性の高い効率的かつ持続的な高性能照明を提供して表示、LED 特有の省エネの利点、および全体の半導体照明を促進し、表示するために作業します。産業チェーンの良性発展。、市場の考慮事項の利益のために当該外国企業の観点から関連するコア技術と設備を取り入れ封鎖措置こうして独立したハイパワー LED パッケージング技術、特に白の開発LED 包装機器が迫っています。本稿の研究と高出力 LED パッケージ ・実装分野のアプリケーションを紹介、分析、およびに国内同等の注意を引き付けるためにハイパワー LED 包装の過程でキー技術的な問題を要約が簡単にハイパワー LED キー技術と機器自主性を達成するため、
包装技術は、LED の性能の重要な役割を果たしています。LED 包装方法、材料、チップ構造、光電式/機械のプロパティ、特定のアプリケーションおよび決定などコスト要因によって主に構造とプロセスの選択。力の増加に伴い、特に固体の開発は今後新しいより高い要求を入れた光、熱、電気、機械の構造をパッケージ化 LED 照明技術ニーズ。効果的にパッケージの熱抵抗を減らす、光の効率を改善するためにパッケージのデザインを実行する新しい技術的なアイデアを使用する必要があります。処理の互換性から、ビューのポイント生産のコストを削減、LED パッケージ設計は、チップの設計と同時に行われるべき、包装構造とプロセスは、チップ設計アカウントに取る必要があります。主な傾向の現在の電源 LED パッケージ構造が: 小型, デバイス熱抵抗最小化, フラット パッチ, 単一光束最大化; 最高ジャンクション温度に耐性目標光束の向上、効率の光、光障害、故障率、増加の一貫性と信頼性を減らすことです。具体的には、高出力 LED パッケージの主要な技術が含まれます: 熱分散技術、光学設計技術、構造設計技術、蛍光体塗布技術、溶接技術共。
1、C冷却技術
[全般] ノードの温度は 120 を超えることはできません。℃、でもルミレッズ、日亜化学工業、クリー等は最新の装置を導入、最大ノードの温度は、まだ 1500 ℃ を超えないことができます。LED デバイスの熱放射の影響は無視できるので熱伝導・対流、LED 放熱の主な方法です。熱伝導面から熱設計のため、LED からの熱ラジエーターにモジュール最初の伝導をパッケージ化します。接合材料基材は、LED 技術を冷却するための鍵です。
接合材料主に熱プラスチック、導電性銀ペーストおよび合金はんだの三つの方法があります。エポキシ樹脂に銀色の粉を追加することによって形成される複合材料の一種である導電性ペースト、SiC、A1N、A12O3、SiO2、等の熱伝導率を改善するために、いくつかの高熱伝導性フィラーを追加することにより接着剤を硬化します。温度が 200 よりも一般的に低い℃,接着性能良いの熱伝導率は、信頼性の高い、銀光の吸収が比較的大きい、光効率も低下の結果します。
主に、基板には、セラミック基板、セラミック基板、複合基板の 3 つの主な方法が含まれています。セラミック基板は、主に、LTCC 基板、AIN 基板です。LTCC 基板は簡単単純なプロセス、低コスト、簡単にいろいろな形および他の多くの利点を形にAl と Cu は包装の基板優れた材料、金属材料の電気伝導度による陽極酸化された表面に薄い絶縁層を形成するを介して多くの場合、その表面の断熱材を作るために導かれます。金属基複合材料は、主に銅系複合材料、Al 基複合材料です。AlSiC に Occhionero ら模索 AlSiC フリップ チップ、光デバイス、パワー デバイス、ハイパワー LED 熱基板での使用とグラファイトの追加も高い熱放散のための要件を満たしています。複合基板の将来は主に 5 種類: モノリシック回路炭素材料、金属基複合材料、高分子系複合材料、炭素系複合材料、高度な金属合金。
また、熱抵抗パッケージ インターフェイスは素晴らしいまた、LED パッケージを向上させるキーは、インターフェイスとインターフェイス接触熱抵抗を低減、放熱性を向上させることです。したがって、チップと熱放熱基板の熱インターフェイス材料の選択は非常に重要です。低温の共晶、はんだ、はんだペーストまたは使用熱インターフェイス材料として導電性接着剤のナノ粒子、内には、インターフェイスの熱抵抗を減らすことができます大幅。
2、O光学設計技術
LED パッケージの光学設計には、光学設計・光学設計を外部の両方が含まれています。
次と同じ、"
光学設計の鍵は、選択とポッティングのアプリケーションです。ポッティング、その高透過率、高屈折率、優れた熱安定性、流動性がよく、簡単にスプレーを必要とするの選択。LED パッケージの信頼性を高めるためにポッティング低吸湿性、低応力、温度、環境保護および他の特性を持つ必要があります。一般的に使用されるポッティング剤には、エポキシ樹脂とシリコーンが含まれます。その中で、シリカゲル、光透過率が高い (可視光透過率 99% 以上)、高屈折 (1.4 〜 1.5)、(200 を耐えることができます良好な熱安定性℃高温)、低応力 (ヤング率低)、低水分吸収 (0.2% 以下)、その他の特性大幅エポキシ樹脂よりハイパワー LED 包装に広く使用されています。しかし、シリカゲルはシリカゲルの調製プロセス改善するのでこのように LED 発光効率が高い、光強度分布に影響を与える周囲温度の大きい衝撃によるパフォーマンス。
外部の光学設計は、ライト フィールドの光強度の均一な分布を形成する、形成の光ビームの収束を指します。主に反射コンデンサー カップ デザイン (プライマリ光) とプラスチック レンズの設計 (二次光学)、配列モジュールなどを含むと、チップ配列分布も含まれます。レンズは凸レンズ、凹レンズ、球面、フレネル レンズ、レンズ モジュールの形で用い、気密と半気密パッケージにレンズとハイパワー LED アセンブリ メソッドを使用できます。近年、マイクロ レンズ アレイを用いたレンズを形成するビームに包装後の統合要件を考慮して、研究の深化と光パスにマイクロ レンズ アレイ形成、二次元並列収束を再生することがコリメーションなどなど、高い配置精度、簡単な製造、他の平面デバイスと容易に結合の利点があります。研究では、ビームを形成するための最も有望な新技術、LED は、通常のレンズやフレネル レンズではなく回折マイクロ レンズ アレイの使用大幅ビーム品質が向上し、出力方向の光の強度の改善を示しています。
3、LED パッケージの構造
LED パッケージング技術と構造リード タイプ、電源ベースのパッケージは、SMD (表面実装)、オンボード チップ直接ロード (COB) の 4 つの段階。
4、Phosphor コーティング技術
光変換構造、蛍光体のコーティング構造、LED 白色照明技術を中心に、目的は、相補的に光の波長によって発行された LED チップに光の波長の長い (色補完的な白色光)。
現時点では、蛍光体で白色光を生成する 3 つの方法があります: 青色 LED と黄色蛍光体;赤、緑の蛍光体に青色 LED赤、緑、青の蛍光体を紫外線 LED。商業の白色 LED の黄色蛍光体シングル チップ型、赤、青色 LED と青色 LED 主オスラム、ルミレッズおよび他の企業で白緑色蛍光体報告、特許がまだない商品化された製品が表示されますと UV-LED3 色の蛍光体はまだ方法の開発です。長所と短所異なる蛍光体白色 LED を生産するは、次の表のとおりです。
既存の塗装工法で下図のように、その長所と短所があります。現在広く蛍光体のコーティング法で蛍光体を混ぜて、ポッティング、そして直接チップ上の。厚さと蛍光体のコーティングの形を正確に制御することは困難なので、部分的な青や黄変が発生した送信光の色は一致しません。順番蛍光体の量子効率が低下し、真剣にパッケージの変換効率に影響を与える蛍光体の温度の上昇で、その結果、蛍光体が直接チップに覆われているアリックら番組で GE の研究。
等角のコーティング プロセスに基づいてコーティング技術は、光の色の均一性を確保し、蛍光体の均一なコーティングを実現できます。しかし、この技術は困難であり、青色光の大部分が真剣に光の効率に影響を与えるチップが直接吸収されるチップに戻って反映される蛍光体層で直接 LED から放出されます。山田、Narendran 等、蛍光体の後方散乱特性が 50% になることを発見 〜 肯定的な事件の 60% 光後方散乱します。
また LED チップからで遠く、蛍光体層がコーティング法がある (たとえば、蛍光体層が反射カップや LED チップ外乱視のカップに位置し)、光量 ch に戻って反映される蛍光体層で吸収ip ことができます大幅に削減、これにより光の効率を向上させます。さらに、蛍光体層はチップとの直接接触のため、チップの発熱はそれにより蛍光体層の耐用年数を拡張する蛍光体層に転送されません。シューベルトら発見された蛍光体のコーティング プロセスからの使用のリスクを減らすことができる Schlbert 技術研究所の研究者は、チップから放熱は、LED の発光効率は 7% から 16% を増やすことができます。孫逸仙王剛人の関連研究も実施、結果表示蛍光体のコーティングからの使用が約 16.8 の蛍光体のコーティング温度を減らすことができます。℃、蛍光体変換の効率を大きく改善します。ただし、コーティングからメソッドを持ってその欠点より蛍光体の使用、するため蛍光体プレート製造およびインストール プロセスは比較的複雑で、その他のコストに関する考慮事項でも、現在の産業や広く推進することはできません。アプリケーション。
さらに、おらは、蛍光体のコーティングの最適化に基づく蛍光体多層構造の使用を提案した.黄色蛍光体層から分離された赤色蛍光体層と黄色の蛍光体は赤色蛍光体上に置かれました。実験の結果を示し、このような蛍光体のコーティングの構造は、蛍光体のコーティングの間相互の吸収を減らすことができます、18% は包装ルーメン効率を改善できます。
5、Eutectic 溶接技術
共晶接合技術は、高出力 LED フリップ チップ実装プロセスの最も重要なコア技術の一つです。共晶 LED パッケージング プロセスの溶接技術では熱の問題のコア、固体結晶の問題の利点と LED パッケージングの未来の開発の将来の方向になります。共晶合金純粋なコンポーネントよりも融点の低い、溶融のプロセスは簡単です。共晶合金は鋳造のパフォーマンス向上、凝固液の流れを妨げる樹状突起の形成を防ぐことができる純粋な金属よりもより良い流動性共晶合金、一定温度遷移特性 (凝固温度範囲なし) もあります、偏析や収縮などの鋳造欠陥を減らすことができますが、(に近い金属の靭性)、硬化の共晶合金の靱性を破ってはいけない。共晶凝固は、さまざまな組織、特に層状の正規配置の形をすることができますまたはロッド共晶構造の場複合材料に優れた性能をすることができます。LED パッケージを作成するプロセスを共晶の使用はインピー ダンスを低減し、熱伝導効率の利点を向上する必要がので、共晶はそう多くの利点からこそです。
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