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分析LED封装的模组新技术 发展新思路

2010-11-08 14:02
Hsiao Chen
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      随着外延芯片技术提升,芯片成本迅速下降,分立式芯片后端工艺、传统封装工艺成为降低成本的主要瓶颈。晶元光电股份有限公司总经理特助王希维表示,当封装流明效能达到500lm/$,60W白炽灯的LED替代灯售价就能降到10美元,照明市场才能进入推广阶段。而且封装环节并非没有技术含量。

        如何解决LED散热问题?如何增加LED出光效率?如何提高LED的可靠性?都是亟待解决的难题。此外,封装尺寸是否越大越好?LED传统封装的设计及结构是否有了新的发展方向?也是企业需要考虑的问题。行业内专家从“日本SSL封装新技术探讨”、“先进封装与模组技术分会”、“热管理与可靠性技术”这三个不同的角度对这些横亘在LED产业发展道路上的“拦路虎”进行了深入的探讨。

  目前制约LED封装产业发展的原因,从技术上来说主要包括三个方面:一是关键的封装材料,如固晶材料、硅胶、环氧树脂、荧光粉等性能有待提高;二是大功率LED封装技术的散热问题尚未完全解决;三是针对不同应用场合封装结构的创新不足。

        从材料环节解决成本、可靠性、显色性等难题

  除了芯片制造技术、荧光粉制造技术和散热技术等,LED封装材料(填充或粘接材料)的性能对LED的发光效率、亮度以及寿命等都有显著的影响。使用耐紫外、耐热老化、高折射率、低应力的封装材料,可明显提高照明器件的光输出功率和使用寿命。

  众所周知,环氧树脂会在紫外线、温度等影响下存在老化问题,日本SANYU REC树脂有限公司董事长A.Okuno表示,新型树脂材料具有很好的热稳定性和抗辐照能力、很强的粘附性,以及高透光率,这种树脂的老化率降低了70%,可用在特有的真空印刷封装系统技术上,产品的热稳定性和耐光老化性都有所提高,而且对于白光LED偏蓝的现象也有所改善。

  针对焊线工艺(wire bonding),武汉光电国家实验室、华中科技大学微系统研究中心主任刘胜指出,目前普遍采用金线,但金线价格昂贵,导致LED成本升高,而铜线价格低廉,在降低成本方面具有巨大应用潜力。

  在荧光粉环节,英特美光电执行副总裁与技术总监Yi-Qun Li通过实验证实,铝酸盐绿光荧光粉与氮化物红光荧光粉R630组合,可实现用于普通照明的暖白光LED;YAG、OG450、硅酸盐黄光荧光粉等荧光粉,可实现用于普通照明的冷白光LED。

  针对采用蓝光LED激发黄色荧光粉产生的暖白光显色指数比较低的问题,中国科学院半导体研究所助理研究员卢鹏志指出,在黄色荧光粉中添加适当比例红色荧光粉,可提高显色指数,但是发光效率会降低。

         基板是解决大功率LED散热问题的基础

  大功率LED的主要散热途径为热接触传导,散热问题的解决应该借由良好的LED封装设计和材料与LED模块设计完美配合,但是散热的基础还是在于基板。常见基板通常有四类:传统且非常成熟的PCB、发展中的金属核基板(MCPCB)、以陶瓷材料为主的陶瓷基板(Ceramic)、覆铜陶瓷基板(DBC)。采用AlN、SiC、BeO等绝缘材料为主的陶瓷基板是业内推崇的方向。

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