첨단 시설 효율적인 생산초 고휘도 LED의 적용은 계속해서 확대되어 우선 특수 조명 시장에 진입하여 일반 조명 시장으로 이동합니다. LED 칩의 입력 전력이 지속적으로 증가하기 때문에 이러한 전력 LED의 패키징 기술에 대한 요구 사항이 높아집니다. 전력 LED 패키징 기술은 다음 두 가지 요구 사항을 충족해야합니다. 첫째, 패키지 구조는 높은 광 추출 효율을 가져야하며, 둘째, 열 저항은 전력 LED의 광전 성능과 신뢰성을 보장하기 위해 가능한 한 낮아야합니다.
반도체 LED가 조명 원으로서 사용된다면, 종래 제품의 광속은 백열등 또는 형광등과 같은 범용 광원의 광속과는 거리가 멀다. 따라서 조명 분야에서 LED를 개발하기 위해서는 발광 효율과 광속을 기존 광원 수준으로 높이는 것이 중요합니다. 파워 LED에 사용되는 에피 택셜 재료는 MOCVD 에피 택셜 성장 기술과 다중 양자 우물 구조를 사용합니다. 내부 양자 효율이 더 개선 될 필요가 있지만, 높은 광속을 얻는 데 가장 큰 장애물은 칩의 낮은 광 추출 효율이다. 기존의 파워 LED 디자인은 새로운 플립 칩 납땜 구조를 채택하여 칩의 광 추출 효율을 개선하고 칩의 열 특성을 개선하며 칩 면적을 늘리고 동작 전류를 증가시켜 장치의 광전 변환 효율을 높입니다. 더 높은 광속. 칩 외에도 장치의 패키징 기술도 중요합니다. 주요 패키징 기술 프로세스는 다음과 같습니다.
방열 기술
기존의 표시기 유형 LED 패키지 구조는 일반적으로 전도성 또는 비전 도성 접착제를 사용하여 소형 반사 컵 또는 캐리어 테이블에 칩을 장착합니다. 금선은 장치의 내부 및 외부 연결을 완료하는 데 사용되며 에폭시 수지로 캡슐화됩니다. 내열성은 250 ° C / W ~ 300 ° C / W입니다. 새로운 전원 칩이 기존의 LED 패키지 형태를 채택하면 접합 온도가 급격히 상승하고 열 분산이 좋지 않아 에폭시 탄화가 노란색으로 바뀝니다. 개방 회로 고장으로 인한 급속한 열팽창으로 인한 응력으로 인해 고장이 발생할 때까지 가속 된 빛의 붕괴.
따라서, 동작 전류가 큰 전력 LED 칩의 경우, 열 저항이 낮고 방열이 우수하고 응력이 낮은 새로운 패키지 구조가 전력 LED 장치의 기술 키입니다. 칩은 저항이 낮고 열전도율이 높은 물질과 결합 될 수 있습니다. 구리 또는 알루미늄 방열판이 칩의 하부에 추가되고, 반 캡슐화 된 구조가 열 소산을 가속화하기 위해 사용되며; 2 차 방열판조차도 장치의 열 저항을 줄 이도록 설계되었습니다. 실리콘 고무 (일반적으로 -40 ° C ~ 200 ° C)의 온도 범위 내에서 높은 투명성을 가진 유연한 실리콘 고무로 채워진 장치 내부에서 갑작스러운 온도 변화로 인해 젤이 열리지 않으며 노란색 현상이 나타나지 않습니다. . 부품 재료는 또한 우수한 전체 열 특성을 달성하기 위해 열 및 열 특성을 고려해야합니다.
보조 광학 설계 기술
장치의 광 추출 효율을 향상시키기 위해, 추가 반사 컵 및 다수의 광학 렌즈가 설계된다.
전원 LED 백색광 기술
백색광을 얻는 데는 세 가지 일반적인 방법이 있습니다.
(1) 청색 칩은 YAG 형광체로 코팅되고, 칩의 청색 광은 형광체를 자극하여 540 nm 내지 560 nm의 황록색 광을 방출하며, 황록색 광 및 청색 광은 백색광을 합성한다. 이 방법은 제조가 비교적 간단하고 효율성이 높으며 실용적입니다. 단점은 천의 일관성이 불량하고, 형광체가 석출되기 쉽고, 밝은 표면의 균일 성이 불량하고, 색조가 균일하지 않고, 색 온도가 높고, 연색성이 이상적이지 않다는 점이다.
(2) RGB 3 원색 다중 칩 또는 다중 장치는 백색광을 형성하기 위해 빛을 방출하거나 청색 + 황색 녹색 이중 칩 보완 색상을 사용하여 백색광을 생성합니다. 열이 소산되는 한,이 방법에 의해 생성 된 백색광은 이전의 방법보다 더 안정적이지만, 구동이 더 복잡하고, 상이한 컬러 칩의 상이한 광 감쇠 속도도 고려된다.
(3) 자외선 칩에 RGB 형광체를 바르고, 보라색 빛을 사용하여 형광체를 자극하여 세 가지 기본 색상을 만들어 백색광을 만듭니다. 현재 UV 칩과 RGB 형광체의 효율이 낮기 때문에 아직 실제 단계에 도달하지 못했습니다.
조명용 W 급 전력 LED 제품의 산업화를 실현하려면 다음과 같은 기술적 문제를 해결해야한다고 생각합니다.
1. 분말 코팅 제어 : LED 칩 + 형광체 공정에 사용되는 코팅 방법은 일반적으로 형광체를 접착제와 혼합 한 다음 디스펜서로 칩에 적용하는 것입니다. 작동 동안, 캐리어 겔의 점도가 동적 파라미터이기 때문에, 형광체의 비중이 캐리어 겔의 점도보다 크고, 디스펜서의 정밀도 및 디스펜서의 정확성, 균일 성의 제어 형광체의 코팅 량이 어렵 기 때문에 백색광이 발생한다. 고르지 않은 색상.
2, 필름 광전 매개 변수 : 반도체 공정의 특성, 동일한 재료는 동일한 웨이퍼 칩 사이의 광학 매개 변수 (예 : 파장, 광 강도) 및 전기 (예 : 순방향 전압) 매개 변수 차이를 결정할 수 있습니다. 이는 백색 색도 파라미터에 큰 영향을 미치는 RGB 3 색 칩에 특히 해당됩니다. 이것은 산업화에서 해결해야하는 핵심 기술 중 하나입니다.
3. 적용 요건에 따른 광 색도 파라미터의 제어 : 상이한 목적으로, 백색 좌표계의 색 좌표, 색 온도, 연색성, 광력 (또는 광 강도) 및 공간 분포에 대한 요건이 상이하다. 상기 파라미터의 제어는 제품 구조, 공정 방법 및 재료와 같은 다양한 요소의 협력을 포함한다. 산업 생산에서는 어플리케이션 요구 사항을 충족하고 일관성이 좋은 제품을 얻기 위해 위의 요소를 제어하는 것이 중요합니다.
테스트 기술 및 표준
W 급 전력 칩 제조 기술과 백색 LED 기술의 개발로 LED 제품은 점차 (특별한) 조명 시장에 진입하고 있습니다. 디스플레이 또는 표시에 사용되는 기존의 LED 제품 매개 변수 테스트 표준 및 테스트 방법은 더 이상 조명 애플리케이션의 요구를 충족시킬 수 없습니다. 국내외 반도체 장비 제조업체들도 자체 테스트 장비를 출시했습니다. 여러 기기에서 사용하는 테스트 원칙, 조건 및 표준에는 특정 차이가 있으므로 테스트 응용 프로그램 및 제품 성능 비교 작업의 어려움과 복잡성이 증가합니다.
중국 광학 광전자 산업 협회 광전자 하위위원회 산업 협회는 2003 년 LED 제품 개발 요구에 따라 "LED 테스트 방법 (시험)"을 발표했습니다. 이 테스트 방법에는 LED 비색 매개 변수에 대한 규정이 추가되었습니다. 그러나 LED는 조명 산업으로 확장해야합니다. LED 조명 제품 표준을 설정하는 것은 산업 표준화의 중요한 수단입니다.
스크리닝 기술 및 신뢰성 보장
조명기구의 외관의 한계로 인해, 조명용 LED의 조립 공간이 밀봉 및 제한되고, 밀봉 및 제한 공간이 LED의 열 소산에 영향을 미치지 않으므로, LED를 조명하는 환경은 기존의 디스플레이 및 표시 LED 제품보다 열등합니다. 또한 조명 LED는 고전류 드라이브에서 작동하므로 높은 신뢰성 요구 사항이 적용됩니다. 산업 생산에서는 다양한 제품 사용에 대해 적절한 열 노화, 온도 사이클 충격, 부하 노화 프로세스 스크리닝 테스트를 수행하고 제품 신뢰성을 보장하기 위해 초기 고장 제품을 제거해야합니다.
전기 보호 기술
GaN은 넓은 밴드 갭 재료이기 때문에, 저항률이 높고, 제조 공정에서 정전기에 의해 발생 된 유도 전하가 쉽게 손실되지 않고 상당한 정도로 축적되며, 높은 정전기 전압이 생성 될 수있다. 재료의 견딜 수있는 능력을 초과하면 파괴 현상이 발생하고 방전이 발생합니다. 사파이어 기판의 청색 칩은 칩 상에 작은 피치를 갖는 양극 및 음극을 갖는다. InGaN / AlGaN / GaN 이중 이종 접합의 경우, InGaN 활성 박층은 수십 나노 미터에 불과하며 정전기 내성 기능이 작기 때문에 매우 쉽습니다. 정전기에 의해 장치가 비활성화됩니다.
따라서 산업 생산에서는 정전기 방지가 적절하며 제품 수율, 신뢰성 및 경제적 이점에 직접적인 영향을 미칩니다. 정전기를 방지하기위한 몇 가지 기술이 있습니다.
1. 인체, 플랫폼,지면, 공간 및 제품의 전송 및 적재 등에 대하여 생산 및 사용에 대한 예방 조치를 취하십시오. 정전기 방지 의류, 장갑, 팔찌, 신발, 패드, 상자, 이온 팬, 테스트 장비 등이 수단입니다.
2. 칩에 정전기 방지 회로를 설계하십시오.
3. 보호 장치를 LED에 장착합니다.
전원 LED 패키징 기술의 현재 상태
전원 LED는 전원 LED와 W 급 전원 LED로 구분됩니다. 전원 LED의 입력 전원이 1W 미만입니다 (수십 밀리 와트 전원 LED 제외). W 급 전원 LED의 입력 전원은 1W 이상입니다.
외국 전원 LED 패키징 기술
(1) 전원 LED
초기에 HP는 1990 년대 초에 "Piranha"패키지 구조의 LED를 도입했으며 1994 년에 개선 된 "SnapLED"를 도입했습니다. 70mA 및 150mA의 두 가지 동작 전류를 가지며 입력 전력은 0.3W에 도달 할 수 있습니다. 그런 다음 OSRAM은 "PowerTOPLED"를 도입했습니다. 나중에 일부 회사는 다양한 전원 LED 패키지 구조를 도입했습니다. 이러한 구조의 전원 LED는 원래 랙 패키지의 LED 입력 전력보다 몇 배 더 높으며 열 저항은 분수만큼 줄어 듭니다.
(2) W 급 전원 LED
W 급 전력 LED는 미래 조명의 핵심 부분이므로 세계 주요 기업들은 W 급 전력 LED의 패키징 기술을 연구하고 개발하기 위해 많은 전력을 투자했습니다.
단일 칩 W 급 전원 LED는 1998 년 Lumileds에 의해 처음 도입되었습니다. 패키지 구조는 열전 분리가 특징입니다. 플립 칩은 실리콘 캐리어를 사용하여 방열판에 직접 납땜되며 반사 컵과 광학 장치가 사용됩니다. 단일 칩 1W, 3W 및 5W의 고출력 LED에서 렌즈 및 유연한 투명 접착제와 같은 새로운 구조와 재료를 사용할 수 있습니다. OSRAM은 2003 년 단일 칩 "GoldenDragon"LED 시리즈를 출시했으며 히트 싱크 및 금속이 특징입니다. 회로 기판은 직접 접촉하고 있으며 우수한 방열 성능을 가지며 입력 전원은 1W에 도달 할 수 있습니다.
다중 칩 패키지를 갖춘 고전력 LED는 많은 구조와 패키지로 제공됩니다. 2001 년 UOE Corporation은 6 각형 알루미늄 판을 기판으로 사용하는 멀티 칩 패키지에 Norlux 계열의 LED를 출시했습니다. 2003 년 LaninaCeramics는 자사의 독점적 인 저온 소결 세라믹 (LTCC-M) 기술로 금속 기판에 패키지 된 고전력 LED 어레이를 출시했습니다. 2003 년 파나소닉은 64 개의 칩으로 구성된 고출력 백색 LED를 출시했다. 2003 년에, Nichia Corporation은 600lm의 광속과 1000lm의 출력 빔을 가진 세계에서 가장 밝은 백색 LED라고 발표했습니다. 30W, 최대 입력 전력은 50W이며, 전시회를 제공하는 백색 LED 모듈은 33lm / W의 발광 효율을 제공합니다.
멀티 칩 조합의 고출력 LED와 관련하여 많은 회사는 실제 시장 수요에 따라 새로운 구조와 포장으로 많은 신제품을 지속적으로 개발했으며 개발 속도가 매우 빠릅니다.
국내 전원 LED 패키징 기술
국내 LED 패키징 제품이 더 완벽합니다. 예비 추정에 따르면, 중국에는 200 억 개 이상의 LED 패키징 공장이 있으며 포장 용량은 연간 200 억 개가 넘으며 패키징 기능도 매우 강력합니다. 그러나 많은 포장 공장은 규모가 작은 개인 회사입니다. 그러나 중국 대만 UEC Corporation (National Union)의 MetalConding 기술로 캡슐화 된 MB 시리즈 고전력 LED는 GaAs 기판을 Si로 대체하고, 우수한 방열성을 제공하며, 금속 결합 층을 광 반사층으로 사용하여 개선 광 출력. .
고전력 LED 패키징 기술의 연구 개발을 위해, 국가는 공식적으로 투자를 지원하지 않았으며, 국내 연구 단위는 거의 개입하지 않았다. 포장 기업의 투자 및 연구 (인력 및 금융 자원)의 강도는 여전히 충분하지 않아서 포장 기술의 국내 개발이 약화되고 있습니다. 포장의 기술 수준은 여전히 외국의 기술 수준과 상당히 다릅니다.