Какое основное сырье используется для упаковки светодиодов?

Корпус светодиодов играет ключевую роль в определении производительности, надежности и долговечности светодиодных дисплеев. Исходные материалы, используемые в процессе упаковки, напрямую влияют на электрические, тепловые, оптические и механические характеристики готовых светодиодных компонентов. Знаете ли вы, какое сырье используется в корпусе светодиодов? Сегодня Doitvision расскажет вам, как каждый элемент способствует созданию высококачественного светодиодного решения.

Рамки для светодиодов

Выводные рамки светодиодов служат механической основой и электрическим интерфейсом для светодиодных кристаллов. Благодаря превосходной электро- и теплопроводности они изготавливаются преимущественно из меди. Однако для особых применений используются и другие материалы, такие как железо, алюминий и керамика, благодаря различным термическим и структурным свойствам.

Выводная рамка имеет внутренние токопроводящие дорожки (выводы), обеспечивающие электрический контакт с электродами кристалла. После полной упаковки светодиода кристалл можно извлечь из выводной рамки. Затем их интегрируют в модули или светодиодные дисплеи. Оставшиеся «ножки» или выводы — это положительные и отрицательные электроды. Поэтому их легко пайкать на печатные платы или в осветительные приборы.

Классификация выводных рамок

Выводные рамки можно классифицировать по различным параметрам:

По типу продукта:

• Выводные рамки SMD: предназначены для поверхностного монтажа на печатных платах.
• Рамы для сквозных отверстий или DIP-корпуса: используются для пайки сквозных отверстий.
• Рамы с нитью накаливания: предназначены для светодиодных ламп с нитью накаливания.
• Подложка печатной платы: При использовании непосредственно в качестве монтажной и соединительной основы.

По материалу:

• Медные рамы: высокая теплопроводность и рассеивание тепла.
• Железные рамы: экономичны, но менее проводящие.
• Алюминиевые и керамические подложки: высокая термостойкость, часто используются в мощных или автомобильных светодиодах.
• Субстраты на основе бисмалеимид-триазина: используются для высокочастотных или высоконадежных применений.

По покрытию:

Поверхностная обработка выводных рамок влияет на паяемость и стойкость к коррозии.

• Распространенные варианты отделки включают в себя:
• Медь-Никель-Серебро
• Никель-золото (гальваническое или химическое покрытие)
• Мягкое золото для соединения проводов
• Никель-палладий-золото
• химическая или OSP-обработка

Толщина покрытия часто измеряется в микродюймах (uin или µin), где 1 µin ≈ 0.0254 мкм.

Светодиодных чипов

Светодиодный кристалл, также известный как светоизлучающий кристалл, является основным полупроводниковым прибором, отвечающим за излучение света. Он работает на основе p-n-перехода, изготовленного из полупроводниковых соединений. Чаще всего они изготавливаются из материалов на основе галлия, хотя в качестве несущих структур могут использоваться и кремниевые подложки.

При протекании электрического тока через светодиодный кристалл электроны в области N-типа рекомбинируют с дырками в области P-типа. Эта электронно-дырочная рекомбинация высвобождает энергию в форме фотонов.

Основные параметры светодиодного чипа

Каждый светодиодный чип имеет набор электрических и оптических характеристик:

• Тип: Семейство или серия микросхем

• Длина волны (WLD): выражается в нанометрах (нм)
• Сила света (СВ): измеряется в милликанделах (мкд) или милливаттах (мВт).
• Прямое напряжение (VF): указано минимальное, типичное (среднее) и максимальное значения
• Стандартное отклонение: изменчивость яркости или цвета

Классификация светодиодных чипов

По цвету (диапазон длин волн):

• Красный (R): 620–760 нм
• Зеленый (G): 492–577 нм
• Синий (B): 435–480 нм

По геометрии чипа:

• Круглые чипсы (в форме вафель)
• Квадратные фишки (дискретная форма)

По структуре:

• Вертикальная структура: один электрод внизу; лучшее рассеивание тепла.
• Боковая или горизонтальная структура: электроды расположены на одной плоскости; характерно для светодиодов средней мощности.

По размеру (мил):

• Красные чипы: обычно 3.2 млн, 3.5 млн, 4.2 млн
• Синие/зеленые чипы: 45 мил, 46 мил, 56 мил, до 810 мил (Примечание: 1 мил ≈ 25.4 мкм)
• Размер и структура кристалла влияют на яркость, отвод тепла и общую надежность.

Клей для присоединения штампов

Клеи для крепления кристалла фиксируют светодиодный чип на выводной рамке и выполняют двойную функцию: механическую фиксацию и тепло-/электропроводность.

Есть два основных типа:

• Проводящий клей: часто используется в светодиодах вертикальной конструкции (например, красных). Эти клеи содержат серебро или другие проводящие наполнители, обеспечивающие низкое сопротивление для тока.
• Изоляционный клей: используется со светодиодами горизонтальной структуры (например, синими и зелеными светодиодами).

Примечание:

Оба электрода находятся сверху и не требуют проводящей подложки.

Требования к производительности

Высококачественные клеи для крепления кристаллов должны обладать следующими характеристиками:

• Сильная адгезия и прочность на сдвиг
• Высокая теплопроводность
• Низкое влагопоглощение
• Химическая и УФ-стабильность
• Устойчивость к пожелтению с течением времени

Такие ведущие производители светодиодной упаковки, как Nationstar или Kinglight, используют высококачественные клеи, обеспечивающие надежность и длительный срок службы.

Соединительная проволока

Соединительные провода (или межблочные провода) — это сверхтонкие проводники, соединяющие электроды светодиодного кристалла с выводной рамкой. Они используются для передачи электроэнергии и влияют как на производительность, так и на выход годных светодиодов.

Связанный:

Золотой провод против медного провода светодиодного экрана

Типы соединительных проводов

По материалу:

Золотая (Au) проволока: отличная проводимость и устойчивость к коррозии, но дорогая.

• Серебряная (Ag) проволока: хорошая проводимость, более низкая стоимость, чем золотая.
• Медная (Cu) проволока: экономичная, высокопрочная, но легко окисляется.
• Провод из меди с палладиевым покрытием (PCC): сочетает в себе проводимость и стойкость к коррозии.
• Алюминиевый (Al) провод: используется в силовой электронике.
• Легированная проволока: для особых механических или термических требований.

По диаметру:

Обычные диаметры: 0.7 мил, 0.8 мил, 0.9 мил, 1.0 мил (1 мил ≈ 25.4 мкм)

Материал и толщина проволоки влияют на параметры процесса сварки, электрическое сопротивление и тепловые характеристики.

Материал инкапсуляции

Инкапсуляция, или формовка, защищает внутреннюю структуру светодиода от внешних повреждений и улучшает светоотдачу. Она играет важную роль в обеспечении водонепроницаемости, пыленепроницаемости и защиты от ультрафиолета, а также способствует формированию света и стабильности цвета.

Типы инкапсуляционных материалов

Эпоксидная смола

• Преимущества: высокая светопропускаемость, сильная адгезия, хорошие механические свойства, низкая стоимость.
• Недостатки: Плохая устойчивость к УФ-излучению, склонность к пожелтению при высоких температурах.

Силиконовая смола

• Преимущества: Отличная прозрачность, устойчивость к УФ-излучению и термостойкость; Подходит для использования в наружных или мощных светодиодах.
• Недостатки: более низкая адгезия к выводным рамкам по сравнению с эпоксидной смолой.

Модифицированные смоляные системы

Эти гибридные материалы используются для объединения преимуществ эпоксидной смолы и силикона:

• Физические смеси: смеси эпоксидных и силиконовых преполимеров с отвердителями. Несмотря на свою экономичность, они имеют проблемы с совместимостью и расслоением материалов.
• Химические модификации: вводят эпоксидные группы в молекулы силикона и улучшают адгезию и механическую прочность.
• Инкапсулянт может продлить срок службы светодиодов, особенно при использовании на открытом воздухе или в условиях высокой влажности.

Почему важен выбор материала

Эффективность корпуса светодиода напрямую зависит от качества самого слабого материала, из которого он изготовлен. Если соединение кристалла имеет плохую теплопроводность, кристалл может перегреться. Если герметизация преждевременно пожелтеет, яркость и цветопередача ухудшатся. А если соединительные провода легко окисляются, снижается надежность в долгосрочной перспективе.

Как инженер, поставщик или производитель, вы всегда должны стремиться выбирать правильные материалы для внутренних вывесок, автомобильного освещения или масштабных уличных светодиодных видеостен.

Тенденции и инновации в области упаковочных материалов для светодиодов

По мере развития светодиодных технологий материалы для упаковки светодиодов продолжают совершенствоваться. Можно выделить несколько заметных тенденций:

Миниатюризация: с появлением мини-светодиодов и микросветодиодов допуски материалов ужесточаются, а тепловая эффективность становится еще более важной.

Материалы с высокой теплопроводностью: все большую популярность приобретают новые керамические и алюминиевые подложки, позволяющие выдерживать более высокие плотности мощности.

Экологически чистые инкапсулянты: в настоящее время предпочтение отдается материалам с низким содержанием ЛОС и без свинца, особенно в Европе и Северной Америке.

Технологии Flip-Chip и COB: для них требуются современные клеи и инкапсулянты, способные выдерживать высокие температуры оплавления и обеспечивающие надежную механическую поддержку.

Заключение

Мы поможем вам выбрать исходные материалы для корпусов светодиодов. Как профессиональный производитель светодиодных дисплеев, мы всегда выбираем высококачественные компоненты для создания высококачественных светодиодных дисплеев. Если у вас есть проект по установке светодиодного дисплея, свяжитесь с нами.