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LED半导体照明封装及应用技术的最新进展(二)

2013-05-30 10:48
kumsing
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  作为最为成熟并有望应用于实际工业生产的三维打印技术,基于纳米导电材料的三维电极打印技术在实现复杂多层曲面线路制备方面已经在某些电子工业中开始探索并得到应用。相比与传统电子线路制备方法,基于三维打印的电路制备方案,可以实现零材料损耗、避免光刻腐蚀、减少模版制备等等,从而减少污染、节约成本,更能通过计算机辅助实现设计、修改、制备的快速实现。而利用快速自固化打印材料,可以实现悬空电路,甚至实现传统键合金线相同功能但无法实现且更为复杂、性能更优的立体电路。也可以利用高粘性打印材料在复杂曲面衬底以及垂壁上进行零距离、贴合表面的电路加工制备,克服传统键合金线机械性能缺陷,也弥补传统光刻制备工艺的难题。

  基于三维打印的电路制备技术,尚需要解决许多问题,如:

  高性能打印电极材料。探索适用于打印的高性能导电材料,快速可控自固化辅助材料、高附着力辅助材料以及高绝缘性能材料,探索各种材料自身性能、打印控制参数,探索不同材料之间混合后打印材料性能以及包括应力消除在内的控制方法和参数。实现室温适用、高性能、多适应性打印电极材料以及打印方案,建立健全材料性能数据库、混合材料性能数据库。

  高精度打印系统。包括高精度定位平移系统、高精度打印喷头、高精度反馈伺服系统,实现微米级加工精度、快速高效打印速率。

  快速衬底探测、建模技术。基于三维打印概念实现复杂衬底表面制备,一般需要事先输入衬底模型以进行电路设计和打印控制。因此,可以进行快速衬底探测、建模的辅助系统有助于实现更有效的三维打印电路制备,或进行伺服反馈。

  多喷头联动技术。目前三维打印的重要瓶颈是打印速率导致的生产效率相对较低。基于多喷头联动的三维打印技术,是提高三维打印速率特别是大面积产品上生产效率较为理想的解决方案之一。实现多喷头联动,需要利用计算机技术对模型进行快速有效的分解和喷头之间功能划分,同时,规划好机械系统的运动伺服动作以及反馈控制。设计并探索合理的并行联动方案或流水联动方案,需要在高精度打印系统的基础上,进一步探索并实现高精度、多喷头打印技术,并制备打印系统。

  从长远来看,加快针对三维封装的封装结构、封装材料以及系统化集成方案的探索和研究,减少或实现无键合金线的封装方法,采用类似集成电路的封装概念,有助于实现更优良的器件散热能力,解决电、热传输矛盾,实现更小封装尺寸,并有望实现多功能系统级封装(systeminpackage,SiP)LED,满足日益复杂的LED应用要求。

  4.高光效、高显色指数、长寿命荧光粉开发及其涂覆技术研究

  1997年,日本日亚(Nichia)公司首先采用GaN基蓝光芯片结合YAG:Ce黄光荧光粉产生二元白光的作为白光照明方案,并申请了专利。该技术路线也成为半导体白光照明的主流技术路线。

  2013年2月美国科锐(Cree)公司已经实现了276lm/W的实验室芯片效率,其量产瓦级芯片的效率也以达到200lm/W以上水平,远远超过了传统光源的发光效率。作为不可或缺的部分,高效荧光粉成为实现高效半导体照明的重要保障。

  基于钇铝石榴石(YAG)的荧光粉技术,在红光部分性能较差,难以满足低色温照明需求,其与蓝光芯片结合的二元白光技术也难以满足高显色指数照明需求。同时其相关核心专利大部分集中在国外公司手中,对我国荧光粉产业的自主化也产生了较强的技术壁垒。

  为克服YAG荧光粉的不足,实现更高品质半导体照明方案,新型荧光粉方案、特别是高效红光荧光粉技术也不断被开发出来。如基于硅酸盐的荧光粉,可以实现更宽的激发谱、更丰富的荧光范围,并可通过改变或调整掺杂元素实现较好的激发效率,也可满足不同色温需求,但其发光效率、热稳定性以及耐湿性等性能也有待进一步提升。

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