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一款完全无银的抗硫化LED面世,用户再也不用担心LED光亮度降低的问题

关键词:抗硫化LEDLED光亮度硫化银

时间:2018-05-21 10:28:23       作者:董梅       来源:中电网

如今的LED遍布在城市中的每个角落,从照明、显示到汽车设备。但也有市场反馈,LED灯的亮度会慢慢降低,这是为何呢?据了解其原因在于:LED生产过程中会用到银,但市场环境里又会有许多的硫化,如汽车尾气、汽油、电子香烟、橡胶、温泉等等,当硫遇到银所产生的化学反应为硫化银,颜色变黑,其造成了LED光亮度的降低。为应对这种挑战,近日全球知名半导体制造商罗姆(ROHM)面向汽车领域发布业界首款完全无银的高亮度红色LED“SML-Y18U2T”,适用于汽车刹车灯等在严酷环境。

罗姆半导体光学模块生产本部LED制造部商品企划组组长吉田晃久先生、罗姆半导体(上海)有限公司设计中心副所长水原德健先生与在场的媒体对新一代LED产品及罗姆半导体概况做了详细的分享。

图1:罗姆半导体光学模块生产本部LED制造部商品企划组组长吉田晃久先生

图2:罗姆半导体(上海)有限公司设计中心副所长水原德健先生

吉田先生用一张图进一步说明了可能发生硫化的位置。如下图所示,此产品截面图,①的位置是芯片,芯片与底总焊接时会用到银浆(②的位置),外围会用到银的电镀。LED芯片发光,来源于两个方向,其中一个是从上方正常发光,另一个是从侧面反射光,如果侧面硫化变黑,反射光会减少,因此我们看到的光亮度会越来越低。总结起来,这3个位置可能会引起硫化,1芯片内的银镜面层,硫化可能引起元件特性不良,2银浆,硫化后亮度下降,进而键合剥离,3镀银框架硫化后与金线二次键合剥离。

图3:可能会发生硫化的位置

解决办法——SML-Y18U2T完全无银抗硫化高亮度LED 

那罗姆是如何攻克以上问题并做到抗硫化的呢?吉田先生说:“我们在材料上做了改变,首先在芯片键上,以金锡取代原来的银浆;其实框架变为铜框架镀把金;引线继续采用原来的金线;外壳部位,采用密封树脂、耐热耐光更好的材料,如此诞生出一款完全无银的LED产品”。他补充说,此芯片封装为车载常用的PLCC4 3.5*2.8mm,本次推出的SML-Y18U2T这款芯片发光波长在612-624纳米之间红色LED。

图4:新产品结构与部件采料

试验证明新产品具有更高的可靠性

罗姆通过10个周期的强化试验证明了其新产品具有更高可靠性。通过硫化试验,采用硫化氢8ppm,环境为25℃ 60%的湿度,从5小时提升到60℃ 95%的湿度再运行5个小时……,每个周期24小时,共运行10个周期后,其结果如下:

产品材料

周期

试验效果

镀银产品

10

光亮在10个周期后下降60%

以往产品:镀金把/银浆产品

镀金把产品在银浆部位也产生了变色现象,具有影响键合强度的风险

新产品:镀金把/金锡键合产品

无论在特性还是外观均无变化,结果良好

表1:试验对比结果

图5:试验周期LED光通量比较图

SML-Y18U2T初期面向汽车、摩托车等刹车灯,预计明年会得到量产,先行在日本车厂。另外,国内工控、室外领域对此产品有很大的需求空间。

姆LED产品发展历程

时光飞逝,回望自1958东洋电具制作所的成立(现罗姆半导体),罗姆半导体已走过了60年的历史。

仅LED的发展历程,从1973年第一款LED灯的诞生到今天抗硫化无银LED的推出也经过了45年的技术沉淀和行业经验。其间,公司以创新思路,加大新产品推广,在1996年罗姆开始生产贴片LED,2002年生产蓝色贴片LED,2007 PICOLED,即超小型、薄型LED面世,2009年生产超高亮度、薄型RGB,2013年生产带透镜表面贴装LED,2016年,带反射镜超小型高亮度RGB开始生产,2017年推出业界标准1608产品阵容。

罗姆两大生产基地分别是总部(京都)和静冈,不同的是,京都以产芯片为主;静冈生产一些特殊的产品。而封装有三个地方,冈山主要担负新产品的生产和生产管理的统筹;量产分布在中国的天津和马来西亚。今日发布的这款抗硫化LED即在京东研发芯片,马来西牙生产。

罗姆的优势

相比其他LED公司,罗姆更专注于超小型、轻薄型LED的研发生产,且始终把品质管理放在首要位置,如:罗姆在芯片设计上更易于组装工序执行;专注于超小型产品研发生产,同时可执行可追溯体制;另外大家都知道,车载级产品品质要求十分严格,尽管是消费类产品罗姆也同样采用车载品质和相应的工序管理制度,水原先生介绍。

罗姆另外一个优势在于,其垂直统合型生产体制,即从晶圆到封装一贯性生产体制,如此,对价格、生产工序、生产管理调节都能得到更好的控制。

四大LED产品特色

小型化:市场需求小型化、薄型化的LED产品,罗姆从三个方面将产品做小, 封装小、芯片小、另外通过减少金钱的环路实现0.2毫米的业界最薄高度。

单亮度等级: 罗姆将ABCD即红蓝黄白的亮度更细分化,可从一般市场中的赤橙黄绿青蓝紫细到17种颜色。

通用色彩:众所周知,每个人对颜色的识别因色觉而异,普通色觉者与色弱者对色彩的识别是不一样的,罗姆会做出特殊的色段供色弱者识别。

抗硫化产品:详情请见本文上部

罗姆拥有非常丰富的LED产品封装阵容可以应用到消费、照明、车载和工控等领域。

谈到销售份额,从2017年来看,罗姆的工业设备占整体销售额的26.8%,汽车(含音响、导航占18.3%),其他为众多的消费类电子。从汽车细分市场上看,重点市场为音响、导航、显示面板,仪表盘和尾灯。从工业设备上看,指示灯、7档显示、传感器光源,罗姆更有优势。消费类电子、通信、办公设备领域的主要销售份额为:各种娱乐产品的指示灯,点阵显示,功能显示等。

小结:LED产业发展之快,市场需求多样化的产品,促使LED技术不断创新,罗姆在LED行业虽称不上巨头,但凭借其在半导体行业中的技术特长,且专注于小型化、薄型化、创新化的产品特点,以及这家公司对高品质的追求和垂直统合型生产体制的实行,总是源源不断地为市场带来新的突破。另外,中国对LED需求量逐年递增,为罗姆业务壮大也提供了可有利的机遇。

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