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LED封装材料的应用现状和发展趋势(上)

时间:2018-11-13 阅读: 67次

  一、LED封装技能与资料总述LED是半导体发光二极管,现已广泛运用于照明、显现、信息和传感器等许多范畴。LED器材按功率及用处要求,选用相应的封装资料,首要包含环氧树脂、有机硅树脂和无机封装资料等。封装资料和封装工艺、封装设备需求相互匹配,他们根本是一一对应的联系。LED封装的干流办法有以下几种:1)依据液态胶水的点胶灌封;2)依据固态 EMc 的Transfer Molding转进打针成型;3)依据半固化胶膜的真空压合成型;4)其他特别封装办法,如依据液态树脂的模具打针成型、依据触变胶水的刷涂或印刷、喷涂等封装工艺。1.1 点胶灌封技能点胶灌封技能是LED封装常用的规范工艺,点胶工艺的中心设备包含点胶机(有气压、柱塞泵、齿轮泵等供料办法)、一体成型的带围坝或反射杯的金属支架,封装资料为双组分或单组份胶水。不管液态环氧树脂仍是液态有机硅胶水,根本选用双组分包装办法,这是由于双组分有利于资料的长时间存储,但点胶灌封前,他们需通过充沛混合到达均一才干运用。为了将胶水与无机资料(例如荧光粉)充沛混合,就必须借助于高速双行星涣散机,这样才干保证无机资料在有机树脂内的均一涣散。混合后的资料需按供货商的引荐操作办法进行LED的封装,并且在规则时间内用毕,不然,无机资料无法在液态胶水中长时间安稳涣散,会发作聚会和沉降现象。此外,A、B组分混合后,即便在室温贮存,也会发作化学交联或吸湿,然后影响资料的黏度安稳。环氧树脂首要以酸酐作为固化剂,装备成加成反响型封装资料,这种环氧树脂是A、B双组分配方。此外,环氧树脂还能够依据阳离子反响机理装备成单组份胶水。这种阳离子反响配方资料更具耐热性和耐高温黄变才干,但碍于催化体系本钱高,无法遍及运用,只是限定在触变性要求较高的封装范畴。用 于LED封装运用的有机硅胶水首要是选用金属铂催化含双键的有机硅氧烷与含硅氢的有机硅氧烷的加成反响体系。该反响体系一般配制成A、B双组分封装资料,它们安稳性好,便于贮存。LED封装胶水大部分是热固化的资料,也有部分封装资料为了特别运用而选用UV光固化体系。关于热固化资料,点胶后,胶水需求通过150度约2-5小时的高温烘烤,完结彻底固化封装。当树脂固化时,树脂会发作必定的体积缩短,发作缩短应力,这会对树脂与芯片、芯片与银胶的粘结、金线焊点部位、树脂与支架的结合界面等发作必定影响。因而,封装资料和封装工艺对LED器材的体系安稳性有直接相关,封装工程师需求体系详尽研讨剖析,以断定最佳封装工艺和封装资料。1.2 依据热固性树脂封装资料的转进塑封(Transfer Molding)技能Transfer Molding 就是转进塑封技能,由塑封机、芯片及其支撑资料、EMC(Epoxy Molding Compound) 封装树脂三大要素构成。首要塑封机设备的分类和生成经济性总结在表1中。芯片的支撑有金属支架(leadframe)和基板(PCB substrate)两种。正装芯片由导电或非导电固晶胶粘结在支架或基板上(die bonding),再通过金线(部分产品用铝线或铜线)衔接芯片和支撑的接点。倒装芯片则通过锡膏或共晶焊接固定到支撑上,革除金线衔接(wire bonding)。LED封装用环氧树脂塑封料EMC是由环氧树脂、固化剂、特种添加剂组成的半固化、常温为固态的树脂资料,呈圆柱状“饼料”。职业一般以直径35mm、46mm、48mm称为“大饼料”,适用于传统塑封机;而直径13mm、14mm、16mm为“小饼料”,适用于MGP模或全自动模机。EMC在封装温度,一般是150°c下开端消融,在塑封机的传输杆推进下,通过流道,打针入含有芯片的模腔中。EMC在高温下会发作固化反响,而失掉流动性,塑封机完结转进打针后,通过几分钟的保压,即可保证EMC固化彻底,完结LED封装进程。图1是EMC打针成型的示意图。1.3 依据半固化有机硅荧光胶膜的热压合封装技能胶膜压合技能是近五年新式的一种中大功率LED的CSP(chip scale package)封装办法。LED CSP结构具有光色均一、散热结构优秀、贴装尺度小等优势,在电视背光、手机背光、车灯、闪光灯、商业照明及才智照明范畴,与传统正装 LED封装办法比较,胶膜压合技能有无法代替的技能优势,将推进LED范畴的快速开展。LED职业的CSP概念参阅了IC职业的概念,即封装后器材尺度不超越未封装前裸芯片的1.14倍。LED职业的CSP概念与IC略有不同的是其和倒装芯片技能是紧密结合的,即革除金线衔接(Wire Bonding),可直接供灯具厂表贴SMT运用。图2依据半固化有机硅荧光胶膜的热压合封装技能封装LED CSP的中心技能是在芯片的五个出光面构成厚度可控、且均匀共同的荧光胶层。在胶膜法技能老练之前,多选用喷涂荧光胶水的办法在芯片外表构成荧光层。喷涂工艺依据LED色温规划,需求重复喷涂 7-15次才干到达规划要求,因而出产功率欠安。荧光胶膜压合法,借助于精细的压合设备和压合治具、以及半固化荧光胶膜的安稳和均一性,能够以较高精度和功率制作CSP,大幅度地进步出产功率。图3是胶膜压合法的原理图荧光胶膜压合法工艺的中心过程是:倒装芯片在耐热胶膜上阵列置晶、与预制的荧光胶膜在真空压合治具内结合、5-10分钟的真空保压及胶膜固化、硬化胶膜及芯片阵列的切开。真空压合设备需具有上、下模板高精度控温、快速抽真空、软合模行程操控等工艺根本才干。以35mil*35mil的倒装芯片为例,一块规范 100mm*100mm的压合治具能够包容6000颗芯片阵列;已老练量产的压合机操作台面,一次性可放置4片规范压合治具,由此能够得出单机台的CSP的出产才干(以压合周期10分钟计)为144K/hr。因而,荧光胶膜压合法是高功率、低本钱、易掌控的CSP制作办法。

   二、LED封装新式细分范畴的封装资料依照资料化学组成分类,LED封装资料首要包含环氧树脂和有机硅两大类;而依照封装运用和封装工艺办法分类,封装资料又有更多细分。表2给出了封装资料形状、 封装工艺、封装产品运用及资料供方竞赛态势。2.1 细分商场一: 环氧EMC封装小功率指示用ChipLED小功率LED用于指示灯的器材选用基板或金属支架封装的ChipLED,因产量大、良率和功率竞赛剧烈,出产厂商根本选用transfer Molding办法用固态环氧树脂封装。干流产品包含红光、绿光、蓝光和黄光的ChipLED 0603,0805,1206 等,能够是单色、双色或RGB全彩。图 4 环氧EMC封装小功率指示用ChipLED 123下一页>

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