วัตถุดิบหลักสำหรับบรรจุภัณฑ์ LED คืออะไร

บรรจุภัณฑ์ LED มีบทบาทสำคัญในการกำหนดประสิทธิภาพ ความน่าเชื่อถือ และอายุการใช้งานของจอแสดงผล LED วัตถุดิบในกระบวนการบรรจุภัณฑ์มีอิทธิพลโดยตรงต่อคุณสมบัติทางไฟฟ้า ความร้อน แสง และกลไกของส่วนประกอบ LED ขั้นสุดท้าย คุณทราบหรือไม่ว่าวัตถุดิบหลักที่ใช้ในการบรรจุภัณฑ์ LED คืออะไร วันนี้ Doitvision จะแนะนำคุณว่าแต่ละองค์ประกอบมีส่วนช่วยในการสร้างโซลูชัน LED คุณภาพสูงอย่างไร

กรอบตะกั่ว LED

กรอบนำ LED เป็นฐานเชิงกลและส่วนเชื่อมต่อทางไฟฟ้าสำหรับชิป LED เนื่องจากมีการนำไฟฟ้าและความร้อนที่ดีเยี่ยม จึงทำมาจากทองแดงเป็นหลัก อย่างไรก็ตาม วัสดุอื่นๆ เช่น เหล็ก อลูมิเนียม และเซรามิก ก็ถูกนำมาใช้สำหรับการใช้งานเฉพาะทางเช่นกัน เนื่องจากคุณสมบัติทางความร้อนหรือโครงสร้างที่แตกต่างกัน

โครงนำไฟฟ้ามีทางเดินนำไฟฟ้าภายใน (สายนำ) ซึ่งทำหน้าที่สัมผัสไฟฟ้ากับอิเล็กโทรดของชิป เมื่อบรรจุ LED เสร็จสมบูรณ์แล้ว ชิปก็สามารถถอดออกจากโครงนำไฟฟ้าได้ จากนั้นนำไปประกอบเข้ากับโมดูลหรือจอแสดงผล LED ส่วน “ขา” หรือขั้วที่เหลือคือขั้วบวกและขั้วลบ ดังนั้นจึงง่ายต่อการบัดกรีลงบนแผงวงจรหรืออุปกรณ์ไฟส่องสว่าง

การจำแนกประเภทเฟรมตะกั่ว

เฟรมนำสามารถแบ่งประเภทได้ตามพารามิเตอร์ที่แตกต่างกัน:

ตามประเภทสินค้า:

• กรอบตะกั่ว SMD: ออกแบบมาสำหรับการติดตั้งบนพื้นผิวบน PCB
• เฟรมแบบรูทะลุหรือ DIP: ใช้สำหรับการบัดกรีแบบรูทะลุ
• กรอบแบบไส้หลอด: ออกแบบมาสำหรับหลอดไฟไส้หลอด LED
• แผ่นรองรับ PCB: เมื่อใช้โดยตรงเป็นฐานยึดและเชื่อมต่อ

โดยวัสดุ:

• กรอบทองแดง: มีคุณสมบัติการนำไฟฟ้าและระบายความร้อนสูง
• โครงเหล็ก: คุ้มต้นทุนแต่มีการนำไฟฟ้าต่ำ
• วัสดุอะลูมิเนียมและเซรามิก: มีเสถียรภาพทางความร้อนสูง มักใช้ใน LED กำลังสูงหรือยานยนต์
• สารตั้งต้นบิสมาเลอิมายด์ไตรอะซีน: ใช้สำหรับการใช้งานความถี่สูงหรือความน่าเชื่อถือสูง

โดยการชุบ:

พื้นผิวของกรอบตะกั่วที่เสร็จสิ้นจะส่งผลต่อความสามารถในการบัดกรีและความต้านทานการกัดกร่อน

• การตกแต่งทั่วไปมีดังนี้:
• ทองแดง-นิกเกิล-เงิน
• นิกเกิล-ทอง (ชุบด้วยไฟฟ้าหรือไม่มีไฟฟ้า)
• ซอฟต์โกลด์สำหรับการยึดลวด
• นิกเกิล-แพลเลเดียม-ทอง
• การบำบัดด้วยสารเคมีหรือ OSP

ความหนาของการชุบมักวัดเป็นไมโครนิ้ว (uin หรือ µin) โดยที่ 1 µin ≈ 0.0254 µm

ชิป LED

ชิป LED หรือที่รู้จักกันในชื่อไดย์เปล่งแสง เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์หลักที่ทำหน้าที่เปล่งแสง ทำงานบนรอยต่อ PN ที่ทำจากสารกึ่งตัวนำผสม โดยทั่วไปแล้ววัสดุที่ใช้แกลเลียมเป็นส่วนประกอบหลัก แม้ว่าจะสามารถใช้ซับสเตรตซิลิคอนในโครงสร้างรองรับได้

เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านชิป LED อิเล็กตรอนในบริเวณ N-type จะรวมตัวใหม่กับโฮลในบริเวณ P-type การรวมตัวใหม่ของอิเล็กตรอนและโฮลนี้จะปลดปล่อยพลังงานออกมาในรูปของโฟตอน

พารามิเตอร์ชิป LED หลัก

ชิป LED แต่ละชิ้นมาพร้อมกับข้อมูลจำเพาะด้านไฟฟ้าและออปติก:

• ประเภท: ตระกูลชิปหรือซีรีส์

• ความยาวคลื่น (WLD): แสดงเป็นนาโนเมตร (nm)
• ความเข้มของการส่องสว่าง (LV): วัดเป็นมิลลิแคนเดลา (mcd) หรือมิลลิวัตต์ (mW)
• แรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้า (VF): แสดงรายการพร้อมค่าต่ำสุด ค่าทั่วไป (ค่าเฉลี่ย) และค่าสูงสุด
• ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน: ความแปรปรวนในความสว่างหรือสี

การจำแนกประเภทของชิป LED

ตามสี (ช่วงความยาวคลื่น):

• สีแดง (R): 620–760 นาโนเมตร
• สีเขียว (G): 492–577 นาโนเมตร
• สีน้ำเงิน (B): 435–480 นาโนเมตร

โดยชิปเรขาคณิต:

• ชิปกลม (แบบเวเฟอร์)
• ชิปสี่เหลี่ยม (รูปแบบแยก)

โดยโครงสร้าง:

• โครงสร้างแนวตั้ง: อิเล็กโทรดเดี่ยวที่ด้านล่าง กระจายความร้อนได้ดีกว่า
• โครงสร้างด้านข้างหรือแนวนอน: อิเล็กโทรดอยู่บนระนาบเดียวกัน มักพบใน LED กำลังไฟปานกลาง

ตามขนาด (มิล):

• ชิปสีแดง: โดยทั่วไป 3.2 ล้าน, 3.5 ล้าน, 4.2 ล้าน
• ชิปสีน้ำเงิน/เขียว: 45 มิล, 46 มิล, 56 มิล, สูงสุด 810 มิล (หมายเหตุ: 1 มิล ≈ 25.4 µm)
• ขนาดและโครงสร้างชิปมีผลต่อความสว่าง การจัดการความร้อน และความน่าเชื่อถือโดยรวม

กาวติดแม่พิมพ์

กาวติดแม่พิมพ์ช่วยยึดชิป LED เข้ากับโครงตะกั่วและมีบทบาท 2 ประการ ได้แก่ การยึดด้วยกลไกและการนำความร้อน/ไฟฟ้า

มีสองประเภทหลัก:

• กาวนำไฟฟ้า: มักใช้ในหลอด LED โครงสร้างแนวตั้ง (เช่น LED สีแดง) กาวเหล่านี้มีส่วนผสมของเงินหรือสารตัวเติมนำไฟฟ้าอื่นๆ เพื่อให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้โดยมีความต้านทานต่ำ
• กาวฉนวน: ใช้กับ LED โครงสร้างแนวนอน (เช่น LED สีน้ำเงินและสีเขียว)

หมายเหตุ

อิเล็กโทรดทั้งสองอยู่ด้านบนและไม่ต้องการพื้นผิวตัวนำ

ต้องการประสิทธิภาพการทำงาน

กาวติดแม่พิมพ์คุณภาพสูงต้องมีคุณสมบัติดังนี้:

• การยึดเกาะที่แข็งแกร่งและความแข็งแรงในการเฉือน
• การนำความร้อนสูง
• การดูดซึมความชื้นต่ำ
• ความเสถียรทางเคมีและรังสี UV
• ทนทานต่อการเหลืองตามกาลเวลา

เช่น Nationstar หรือ Kinglight Top ผู้ผลิตบรรจุภัณฑ์ LED ใช้กาวเกรดพรีเมียมเพื่อให้มั่นใจถึงความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งานยาวนาน

ลวดเชื่อม

สายเชื่อมต่อ หรือสายเชื่อมต่อ เป็นตัวนำขนาดเล็กพิเศษที่เชื่อมต่อขั้วไฟฟ้าของชิป LED เข้ากับโครงนำไฟฟ้า สายเหล่านี้ใช้สำหรับส่งไฟฟ้าและส่งผลต่อทั้งประสิทธิภาพและผลผลิตในบรรจุภัณฑ์ LED

ที่เกี่ยวข้อง

ลวดทอง VS ลวดทองแดงของจอ LED

ประเภทของลวดเชื่อม

โดยวัสดุ:

สายทอง (Au): มีคุณสมบัติการนำไฟฟ้าและทนต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม แต่มีราคาแพง

• ลวดเงิน (Ag): การนำไฟฟ้าดี ราคาถูกกว่าทอง
• ลวดทองแดง (Cu): คุ้มต้นทุน มีความแข็งแรงสูง แต่เกิดออกซิเดชันได้ง่าย
• ลวดทองแดงเคลือบแพลเลเดียม (PCC): ผสมผสานคุณสมบัติการนำไฟฟ้าและความต้านทานการกัดกร่อน
• สายอลูมิเนียม (Al): ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง
• ลวดโลหะผสม: สำหรับความต้องการทางกลหรือความร้อนโดยเฉพาะ

โดยเส้นผ่านศูนย์กลาง:

เส้นผ่านศูนย์กลางทั่วไป ได้แก่ 0.7 มิล, 0.8 มิล, 0.9 มิล, 1.0 มิล (1 มิล ≈ 25.4 µm)

วัสดุและความหนาของลวดส่งผลต่อพารามิเตอร์ของกระบวนการยึดติด ความต้านทานไฟฟ้า และพฤติกรรมทางความร้อน

วัสดุห่อหุ้ม

การหุ้มห่อหรือการขึ้นรูป ช่วยปกป้องโครงสร้าง LED ภายในจากความเสียหายจากภายนอกและเพิ่มประสิทธิภาพในการรับแสง มีบทบาทสำคัญในการกันน้ำ กันฝุ่น และป้องกันรังสียูวี ขณะเดียวกันก็มีส่วนช่วยในการปรับรูปทรงของแสงและความเสถียรของสี

ประเภทของวัสดุห่อหุ้ม

อีพ็อกซี่ เรซิ่น (Epoxy Resin)

• ข้อดี: การส่งผ่านแสงสูง การยึดเกาะที่แข็งแกร่ง คุณสมบัติเชิงกลที่ดี ต้นทุนต่ำ
• ข้อเสีย: ทนทานต่อรังสี UV ต่ำ มีแนวโน้มที่จะเหลืองเมื่อโดนอุณหภูมิสูง

เรซินซิลิโคน

• ข้อดี: ความโปร่งใสดีเยี่ยม ทนทานต่อรังสี UV และมีเสถียรภาพทางความร้อน เหมาะสำหรับไฟ LED กลางแจ้งหรือไฟ LED กำลังสูง
• ข้อเสีย: การยึดเกาะกับโครงตะกั่วต่ำกว่าเมื่อเทียบกับอีพอกซี

ระบบเรซินดัดแปลง

วัสดุไฮบริดเหล่านี้ใช้เพื่อรวมข้อดีของอีพอกซีและซิลิโคนเข้าด้วยกัน:

• ส่วนผสมทางกายภาพ: ส่วนผสมของอีพอกซีและซิลิโคนพรีพอลิเมอร์กับสารทำให้แข็งตัว แม้จะมีต้นทุนที่คุ้มค่า แต่มีปัญหาเรื่องความเข้ากันได้และการแยกตัวของวัสดุ
• การดัดแปลงทางเคมี: นำกลุ่มอีพอกซีเข้าสู่โมเลกุลซิลิโคน และเพิ่มการยึดเกาะและความแข็งแรงเชิงกล
• สารหุ้มสามารถยืดอายุการใช้งานของ LED ได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานกลางแจ้งหรือในบริเวณที่มีความชื้นสูง

เหตุใดการเลือกใช้วัสดุจึงมีความสำคัญ

ประสิทธิภาพของชุด LED จะแข็งแกร่งเท่ากับวัสดุที่อ่อนที่สุด หากจุดยึดชิปมีคุณสมบัติการนำความร้อนต่ำ ชิปอาจร้อนเกินไป หากวัสดุหุ้มเปลี่ยนเป็นสีเหลืองก่อนเวลาอันควร ความสว่างและความสม่ำเสมอของสีจะลดลง และหากสายเชื่อมต่อเกิดการออกซิเดชันได้ง่าย ความน่าเชื่อถือในระยะยาวจะลดลง

ในฐานะวิศวกร ซัพพลายเออร์ หรือผู้ผลิต เป้าหมายของคุณควรเลือกวัสดุที่เหมาะสมสำหรับป้ายภายในอาคาร ไฟส่องสว่างยานยนต์ หรือผนังวิดีโอ LED กลางแจ้งขนาดใหญ่เสมอ

แนวโน้มและนวัตกรรมในวัสดุบรรจุภัณฑ์ LED

เมื่อเทคโนโลยี LED ก้าวหน้าขึ้น วัสดุบรรจุภัณฑ์ LED ก็มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง มีแนวโน้มที่น่าสนใจหลายประการดังนี้:

การทำให้มีขนาดเล็กลง: ด้วยการเพิ่มขึ้นของ Mini LED และ Micro LED ความคลาดเคลื่อนของวัสดุจึงเข้มงวดยิ่งขึ้น และประสิทธิภาพเชิงความร้อนก็ยิ่งมีความสำคัญมากขึ้น

วัสดุที่มีการนำความร้อนสูง: วัสดุพื้นผิวเซรามิกและอลูมิเนียมชนิดใหม่กำลังได้รับความนิยมเพื่อรองรับความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้น

สารห่อหุ้มที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม: วัสดุที่มีสาร VOC ต่ำและปราศจากสารตะกั่วได้รับความนิยมในปัจจุบัน โดยเฉพาะในยุโรปและอเมริกาเหนือ

เทคโนโลยี Flip-Chip และ COB: ต้องใช้กาวและสารหุ้มขั้นสูงที่สามารถทนต่ออุณหภูมิรีโฟลว์ที่สูงและต้องรองรับเชิงกลที่แข็งแกร่ง

สรุป

เราได้แนะนำวัตถุดิบเบื้องหลังบรรจุภัณฑ์ LED ให้กับคุณ ในฐานะผู้ผลิตจอ LED มืออาชีพ เราเลือกใช้ส่วนประกอบคุณภาพสูงเพื่อสร้างจอ LED คุณภาพสูง หากคุณมีโครงการเกี่ยวกับจอ LED โปรดติดต่อเรา