大道至簡(II):弗洛裡光電材料實現通過點膠形成SMD LED螢光粉保形...

2020-12-08 LEDinside

2016-04-22 13:45:55 [編輯:nicolelee]

LED業界一直在改進螢光粉的塗敷技術,以期達到提高照明白光的品質。最近,弗洛裡光電材料(蘇州)有限公司成功實現了通過點膠形成SMD LED螢光粉保形塗層(White LED Conformal Phosphor Coating via Dispensing)圖1和2。

圖1. SMD螢光粉保形塗層:使用高折光率、有機矽沉澱膠H30,通過點膠實現螢光粉保形塗層(2835 SMD支架)。

 

高折光率、有機矽沉澱膠H30                      

某進口高折光率有機矽膠

正常固化流程

沉澱流程

沉澱流程

未點亮

點亮     

圖2. SMD螢光粉保形塗層:使用高折光率、有機矽沉澱膠H30,通過點膠實現螢光粉保形塗層(7020 SMD支架)。

目前白光照明LED器件普遍採用的是灌封封裝工藝技術(Encapsulation),即將螢光粉與有機矽膠按照一定比例混合後,通過點膠(Dispensing)注入已經完成固晶和金線綁定的支架上,完成LED晶片表面的螢光粉塗覆。此製程由於工藝簡單、生產成本較低且生產效率高,而被業界廣泛使用。然而在此傳統工藝中,螢光粉層的厚度和分布位置難以得到精確控制,這對成品LED的出光均勻性造成了極大的不良影響。

螢光粉保形塗層(Conformal Coating)工藝是現在LED封裝技術發展的一個重要方向,國際上先進的白光LED生產廠家(Cree、Philips Lumileds、Osram等)都已經完成了各自的保形塗層技術開發並在其白光產品上得到成功運用。此技術可使螢光粉膠均勻地包覆在晶片表面,實現膠層厚度均勻化,並得到色溫一致性好的出射白光,從而改善LED的光斑空間分布均勻性以及空間色度、亮度的均勻一致性情況。

然而,螢光粉保形塗層所採用的工藝(例如電泳法、溶液蒸發法等)存在成本較高、操作複雜、生產效率較低等問題,仍有較大的改善空間。目前很多LED封裝流程採用機械離心方式實現螢光粉在晶片表面的沉澱和均勻塗覆,但該方法主要適用於小尺寸的SMD支架,對於尺寸較大的支架,機械離心易產生矽膠外溢、螢光粉分布不均等問題。隨著SMD LED功率的不斷增大,目前急需一種新的應用於SMD貼片的螢光粉塗覆技術,即利用螢光粉在有機矽膠中的沉澱而形成聚集的螢光粉層。然而,由於螢光粉沉澱和有機矽膠的交聯之間一直存在矛盾,前述的這一技術目標非常不容易達到。

最近,弗洛裡光電材料(蘇州)有限公司成功實現了通過點膠在SMD LED支架形成螢光粉保形塗層(圖3、圖4)的技術。「2015年弗洛裡光電材料成功實現應用於COB LED低折有機矽膠的螢光粉保形塗層。最近經過大量試驗,弗洛裡成功將通過沉澱達成螢光粉保形塗層的技術在高折有機矽膠產品得以實現。同樣的產品在使用沉澱和固化流程後,相比於正常固化流程,可以達到更低的色溫。尤其重要的是,沉澱膠擺脫了機械離心對支架尺寸的局限性,可以在更大尺寸或更大功率的SMD支架上進行應用。」弗洛裡光電材料(蘇州)有限公司總經理張汝志博士興奮地告知記者,使用沉澱矽膠可以不涉及額外的設備投資,在更好地降低LED封裝製造成本的同時,還可以進一步改善光的品質和散熱情況,提高LED壽命,特別與目前發展迅猛的倒裝晶片技術相搭配,效果更加顯著。另外,在CSP LED封裝中使用此款沉澱膠H30,也可以通過非常簡單的工藝,實現飛利浦所採用的CSP LED結構(即螢光膜全覆蓋,再加透明矽膠固定成型的五面出光CSP)。「大道至簡是弗洛裡研發和創新的思維指導。封裝(包括LED和半導體封裝)的實現和進步一直是材料、設備、工藝有機結合的結果,其中封裝材料是關鍵的 Enabling Technology之一,通過材料的創新和改進,可以極大提高封裝的性能並減少封裝成本。」張博士介紹到。

圖3. 三色螢光粉和高折有機矽膠H30混合物固化後橫切面對比圖(圖左:採用正常固化流程,三色螢光粉較均勻地分散在矽膠中;圖右:採用沉澱+固化流程,三色螢光粉均勻地分散在矽膠底部)。

圖4. 紅色螢光粉和高折有機矽膠H30混合物固化後橫切面對比圖(圖左:採用正常固化流程,紅螢光粉較均勻地分散在矽膠中;圖右:採用沉澱+固化流程,紅螢光粉較均勻地分散在矽膠底部)。

2015年LEDinside曾經報導過弗洛裡光電材料(蘇州)有限公司通過自主研發開發了應用於COB、大規模集成LED的低折光率螢光粉沉澱矽膠,該產品集高性能和高經濟性於一身,不僅能夠有效解決LED黃圈問題,改善LED耐溫性能,提高光品質,同時還可以降低LED製造成本,大大提升中國LED產品的競爭力。目前該產品已經成功實現產業化,並受到國內各大封裝廠商的追捧。

記者同時了解到弗洛裡光電材料已自主研發出多款LED有機矽封裝材料,包括耐高溫的普通折光率LED有機矽封裝膠A系列(適用於COB、大規模集成LED)、抗硫化性能好的高折光率LED有機矽封裝膠H系列、耐紫外UV-LED有機矽封裝膠U系列、LED封裝用水溶性防硫化塗層 C系列、CSP LED封裝用印刷膠WP系列和膠膜PF系列以及納米透明UV膠EN系列等。其優秀的性能和品質受到廣大客戶的熱烈歡迎並成為熱門銷售產品,已申請並授權多項中國專利和商標。在後續的報導中,將陸續推出弗洛裡光電材料(蘇州)有限公司其他的光電材料改進成果和顛覆性創新技術。



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