Quais são as principais matérias-primas para embalagens de LED?

A embalagem de LED desempenha um papel fundamental na determinação do desempenho, confiabilidade e longevidade do display LED. As matérias-primas do processo de embalagem influenciam diretamente as características elétricas, térmicas, ópticas e mecânicas dos componentes finais do LED. Você conhece as principais matérias-primas utilizadas na embalagem de LED? Hoje, a Doitvision mostrará como cada elemento contribui para a construção de uma solução LED de alta qualidade.

Quadros de chumbo LED

As estruturas de LED são a base mecânica e a interface elétrica dos chips de LED. Devido à excelente condutividade elétrica e térmica, são feitas principalmente de cobre. No entanto, outros materiais como ferro, alumínio e cerâmica também são utilizados em aplicações específicas devido às suas diferentes propriedades térmicas ou estruturais.

A estrutura de terminais possui caminhos condutores internos (fios) que estabelecem contato elétrico com os eletrodos do chip. Uma vez que o LED esteja totalmente encapsulado, o chip pode ser removido da estrutura de terminais. Em seguida, eles são integrados aos módulos ou ao display de LED. As "pernas" ou terminais restantes são os eletrodos positivo e negativo. Portanto, é fácil soldá-lo em placas de circuito ou luminárias.

Classificação de quadros de chumbo

Os quadros de leads podem ser categorizados com base em diferentes parâmetros:

Por tipo de produto:

• Quadros de ligação SMD: projetados para montagem em superfície em PCBs.
• Molduras DIP ou passantes: usadas para soldagem passante.
• Estruturas do tipo filamento: projetadas para lâmpadas de filamento de LED.
• Substrato de PCB: Quando usado diretamente como base de montagem e conexão.

Por material:

• Estruturas de cobre: alta condutividade e dissipação de calor.
• Estruturas de ferro: econômicas, mas menos condutivas.
• Substratos de alumínio e cerâmica: alta estabilidade térmica, frequentemente usados em LEDs de alta potência ou automotivos.
• Substratos de triazina bismaleimida: usados para aplicações de alta frequência ou alta confiabilidade.

Por revestimento:

O acabamento da superfície dos quadros de chumbo afeta a soldabilidade e a resistência à corrosão.

• Acabamentos comuns incluem:
• Cobre-Níquel-Prata
• Níquel-Ouro (galvanizado ou não eletrolítico)
• Ouro macio para colagem de fios
• Níquel-Paládio-Ouro
• tratamento químico ou OSP

A espessura do revestimento é geralmente medida em micropolegadas (uin ou µin), onde 1 µin ≈ 0.0254 µm.

Chips de LED

O chip de LED, também conhecido como chip emissor de luz, é o dispositivo semicondutor central responsável pela emissão de luz. Ele opera com base em uma junção PN feita de semicondutores compostos. Estes são, mais comumente, materiais à base de gálio, embora substratos de silício também possam ser usados em estruturas de suporte.

Quando uma corrente elétrica flui através do chip de LED, elétrons na região do tipo N se recombinam com lacunas na região do tipo P. Essa recombinação elétron-lacuna libera energia na forma de fótons.

Parâmetros principais do chip LED

Cada chip de LED vem com um conjunto de especificações elétricas e ópticas:

• Tipo: Família ou série de chips

• Comprimento de onda (WLD): expresso em nanômetros (nm)
• Intensidade Luminosa (VL): Medida em milicandelas (mcd) ou miliwatts (mW)
• Tensão direta (VF): listada com valores mínimo, típico (médio) e máximo
• Desvio Padrão: Variabilidade no brilho ou na cor

Classificação de chips de LED

Por cor (faixa de comprimento de onda):

• Vermelho (R): 620–760 nm
• Verde (G): 492–577 nm
• Azul (B): 435–480 nm

Por Chip Geometry:

• Chips redondos (formato de wafer)
• Fichas quadradas (forma discreta)

Por estrutura:

• Estrutura vertical: eletrodo único na parte inferior; melhor dissipação de calor.
• Estrutura lateral ou horizontal: Eletrodos no mesmo plano; comum para LEDs de média potência.

Por tamanho (mil):

• Chips vermelhos: normalmente 3.2 mil, 3.5 mil, 4.2 mil
• Chips azuis/verdes: 45 mil, 46 mil, 56 mil, até 810 mil (Observação: 1 mil ≈ 25.4 µm)
• O tamanho e a estrutura do chip afetam o brilho, o gerenciamento de calor e a confiabilidade geral.

Adesivo para fixação de matriz

Os adesivos de fixação fixam o chip de LED na estrutura de ligação e desempenham uma dupla função: fixação mecânica e condutividade térmica/elétrica.

Existem dois tipos principais:

• Adesivo Condutor: Frequentemente usado em LEDs de estrutura vertical (por exemplo, LEDs vermelhos). Esses adesivos contêm prata ou outros materiais de preenchimento condutor para fornecer um caminho de baixa resistência para a corrente.
• Adesivo Isolante: São utilizados com LEDs de estrutura horizontal (ex: LEDs azuis e verdes).

Observação:

Ambos os eletrodos ficam na parte superior e não requerem substrato condutor.

Requisitos de desempenho

Adesivos de fixação de matriz de alta qualidade devem oferecer:

• Forte adesão e resistência ao cisalhamento
• Alta condutividade térmica
• Baixa absorção de umidade
• Estabilidade química e UV
• Resistência ao amarelecimento ao longo do tempo

Assim como a Nationstar ou a Kinglight, os principais fabricantes de embalagens de LED usam adesivos de alta qualidade para garantir confiabilidade e longa vida útil.

Fio de ligação

Fios de ligação, ou fios de interconexão, são condutores ultrafinos que conectam os eletrodos do chip de LED à estrutura de terminais. Eles são usados para transmissão elétrica e afetam tanto o desempenho quanto o rendimento do encapsulamento de LED.

Relacionado:

Fio de ouro VS fio de cobre da tela LED

Tipos de fios de ligação

Por material:

Fio de ouro (Au): Excelente condutividade e resistência à corrosão, mas caro.

• Fio de prata (Ag): Boa condutividade, menor custo que o ouro.
• Fio de cobre (Cu): Econômico, de alta resistência, mas facilmente oxidado.
• Fio de cobre revestido de paládio (PCC): combina condutividade e resistência à corrosão.
• Fio de alumínio (Al): usado em eletrônica de potência.
• Fio de liga: para requisitos mecânicos ou térmicos específicos.

Por diâmetro:

Os diâmetros comuns incluem 0.7 mil, 0.8 mil, 0.9 mil, 1.0 mil (1 mil ≈ 25.4 µm)

O material e a espessura do fio afetam os parâmetros do processo de ligação, a resistência elétrica e o comportamento térmico.

Material de Encapsulamento

O encapsulamento, ou moldagem, protege a estrutura interna do LED contra danos externos e melhora a extração de luz. Desempenha um papel vital na impermeabilização, resistência à poeira e proteção UV, além de contribuir para a modelagem da luz e a estabilidade da cor.

Tipos de materiais de encapsulamento

Resina epóxi

• Vantagens: Alta transmitância de luz, forte adesão, boas propriedades mecânicas, baixo custo
• Desvantagens: Baixa resistência aos raios UV, propenso a amarelar em altas temperaturas

resina de silicone

• Vantagens: Excelente transparência, resistência UV e estabilidade térmica; Bom para LEDs externos ou de alta potência
• Desvantagens: Menor adesão aos quadros de chumbo em comparação com o epóxi

Sistemas de Resina Modificada

Esses materiais híbridos são usados para combinar os benefícios do epóxi e do silicone:

• Misturas físicas: misturas de pré-polímeros de epóxi e silicone com agentes de cura. Embora econômicas, apresentam problemas de compatibilidade e separação de materiais.
• Modificações químicas: introduz grupos epóxi nas moléculas de silicone e melhora a adesão e a resistência mecânica.
• O encapsulante pode melhorar a vida útil do LED, especialmente em aplicações externas ou de alta umidade.

Por que a seleção de materiais é importante

O desempenho do encapsulamento de LED depende do seu material mais fraco. Se a condutividade térmica do chip for baixa, ele poderá superaquecer. Se o encapsulamento amarelar prematuramente, o brilho e a consistência da cor serão prejudicados. E se os fios de ligação oxidarem facilmente, a confiabilidade a longo prazo será prejudicada.

Como engenheiro, fornecedor ou fabricante, seu objetivo deve sempre ser escolher os materiais certos para sinalização interna, iluminação automotiva ou paredes de vídeo de LED externas em grande escala.

Tendências e inovações em materiais de embalagem de LED

À medida que a tecnologia LED avança, os materiais de embalagem de LED continuam a evoluir. Há algumas tendências notáveis:

Miniaturização: Com o surgimento do Mini LED e do Micro LED, as tolerâncias dos materiais são mais rigorosas e a eficiência térmica se torna ainda mais crítica.

Materiais de alta condutividade térmica: novos substratos de cerâmica e alumínio estão ganhando força para lidar com densidades de potência mais altas.

Encapsulantes ecológicos: materiais com baixo teor de COV e sem chumbo são agora preferidos, especialmente na Europa e na América do Norte.

Tecnologia Flip-Chip e COB: elas exigem adesivos e encapsulantes avançados que possam suportar altas temperaturas de refluxo e oferecer forte suporte mecânico.

Conclusão

Nós o orientamos sobre as matérias-primas por trás das embalagens de LED. Como fabricantes profissionais de displays de LED, sempre escolhemos componentes de alta qualidade para construir displays de LED de alta qualidade. Se você tem um projeto de display de LED, entre em contato conosco.