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大功率LED导热导电银胶及其封装技能和趋势

来源:http://lrbqc.cn 责任编辑:环亚ag88手机版 更新日期:2018-09-28 10:01

  大功率LED导热导电银胶及其封装技能和趋势

  大功率LED封装因为结构和工艺杂乱,并直接影响到LED的使用功能和寿数,一直是近年来的研讨热门,特别是大功率白光LED封装更是研讨热门中的热门。LED封装的功用首要包含:1、机械维护,以进步可靠性;2、加强散热,以下降芯片结温,进步LED功能;3、光学操控,进步出光功率,优化光束散布;4、供电办理,包含沟通/直流改变,以及电源操控等。

  LED封装办法、资料、结构和工艺的挑选首要由芯片结构、光电/机械特性、详细使用和本钱等要素决议。经过40多年的开展,LED封装先后阅历了支架式(Lamp LED)、贴片式(SMD LED)、功率型LED(Power LED)等开展阶段。跟着芯片功率的增大,特别是固态照明技能开展的需求,对LED封装的光学、热学、电学和机械结构等提出了新的、更高的要求。为了有用地下降封装热阻,进步出光功率,有必要选用全新的技能思路来进行封装规划。

  一、大功率LED高导热导电银胶

  Uninwell International BQ-6886系列导电银胶是IED出产封装中不可或缺的一种胶水,其对导电银胶的要求是导电、导热功能要好,剪切强度要大,并且粘结力要强。

  Uninwell International作为国际高端电子胶粘剂的领导品牌,Uninwell International导电银胶、导电银浆、贴片红胶、底部填充胶、TUFFY胶、LCM密封胶、UV胶、异方性导电胶ACP、太阳能电池导电浆料等系列电子胶粘剂具有最高的产品性价比。Uninwell International导电银胶具有导电性好、剪切力强、流变性也很好、并且吸潮性低。特别合适大功率高亮度LED的封装。

  二、大功率LED封装要害技能

  大功率LED封装首要触及光、热、电、结构与工艺等方面,这些要素互相既彼此独立,又彼此影响。其间,光是LED封装的意图,热是要害,电、结构与工艺是手法,而功能是封装水平的详细表现。从工艺兼容性及下降出产本钱而言,LED封装规划应与芯片规划一起进行,即芯片规划时就应该考虑到封装结构和工艺。不然,等芯片制作完成后,可能因为封装的需要对芯片结构进行调整,然后延长了产品研发周期和工艺本钱,有时乃至不可能。

  详细而言,大功率LED封装的要害技能包含:

  (一)低热阻封装工艺

  关于现有的LED光效水平而言,因为输入电能的80%左右改变成为热量,且LED芯片面积小,因而,芯片散热是LED封装有必要处理的要害问题。首要包含芯片安置、封装资料挑选(基板资料、热界面资料)与工艺、热沉规划等。

  LED封装热阻首要包含资料(散热基板和热沉结构)内部热阻和界面热阻。散热基板的效果就是吸收芯片发作的热量,并传导到热沉上,完成与外界的热交换。常用的散热基板资料包含硅、金属(如铝,铜)、陶瓷(如Al2O3,AlN,SiC)和复合资料等。如Nichia公司的第三代LED选用CuW做衬底,将1mm芯片倒装在CuW衬底上,下降了封装热阻,进步了发光功率和功率;Lamina Ceramics公司则研发了低温共烧陶瓷金属基板,Dialog成敦宏科技最大股东 台湾半导体格式已变并开发了相应的LED封装技能。该技能首要制备出适于共晶焊的大功率LED芯片和相应的陶瓷基板,然后将LED芯片与基板直接焊接在一起。因为该基板上集成了共晶焊层、静电维护电路、驱动电路及操控补偿电路,不只结构简略,并且因为资料热导率高,热界面少,大大进步了散热功能,为大功率LED阵列封装提出了处理方案。

  在LED使用过程中,辐射复合发作的光子在向外发射时发作的丢失,首要包含三个方面:芯片内部结构缺点以及资料的吸收;光子在出射界面因为折射率差引起的反射丢失;以及因为入射角大于全反射临界角而引起的全反射丢失。因而,许多光线无法从芯片中出射到外部。经过在芯片外表涂覆一层折射率相对较高的透明胶层(灌封胶),因为该胶层处于芯片和空气之间,然后有用削减了光子在界面的丢失,进步了取光功率。此外,灌封胶的效果还包含对芯片进行机械维护,应力开释,并作为一种光导结构。因而,要求其透光率高,折射率高,热稳定性好,流动性好,易于喷涂。为进步LED封装的可靠性,还要求灌封胶具有低吸湿性、低应力、耐老化等特性。现在常用的灌封胶包含环氧树脂和硅胶。硅胶因为具有透光率高,折射率大,热稳定性好,应力小,吸湿性低一级特色,显着优于环氧树脂,在大功率LED封装中得到广泛使用,但本钱较高。研讨标明,进步硅胶折射率可有用削减折射率物理屏障带来的光子丢失,进步外量子功率,但硅胶功能受环境温度影响较大。跟着温度升高,硅胶内部的热应力加大,导致硅胶的折射率下降,然后影响LED光效和光强散布。

  荧光粉的效果在于光色复合,构成白光。其特性首要包含粒度、形状、发光功率、变换功率、稳定性(热和化学)等,其间,发光功率和变换功率是要害。研讨标明,跟着温度上升,荧光粉量子功率下降,出光削减,辐射波长也会发作改变,然后引起白光LED色温、色度的改变,较高的温度还会加快荧光粉的老化。原因在于荧光粉涂层是由环氧或硅胶与荧光粉分配而成,散热功能较差,当遭到紫光或紫外光的辐射时,易发作温度猝灭和老化,使发光功率下降。此外,高温下灌封胶和荧光粉的热稳定性也存在问题。因为常用荧光粉尺度在1um以上,折射率大于或等于1.85,而硅胶折射率一般在1.5左右。因为两者间折射率的不匹配,以及荧光粉颗粒尺度远大于光散射极限(30nm),因而在荧光粉颗粒外表存在光散射,下降了出光功率。经过在硅胶中掺入纳米荧光粉,可使折射率进步到1.8以上,下降光散射,进步LED出光功率(10%-20%),并能有用改进光色质量。

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