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高温尼龙在LED中的应用及发展趋势

艾邦高分子 2020-02-15 14:12:56

LED即Light-emitting diode中文名称为发光二级管,LED作为灯具行业一种新型的照明技术,被誉为21世纪最有价值的光源。

 

高温尼龙是一种耐热聚酰胺,可长期在150℃环境上使用。在热、电、物理及耐化学性方面都有良好的表现。特别是在高温下仍具有高钢性与高强度及极佳的尺寸精度和稳定性。

 

二者相遇在一起,究竟能碰撞出怎样的火花?我们拭目以待!



一、LED的简介


LED常用于通用照明,汽车照明,显示屏等方面,主要分为直插式LED,SMD LED(表面贴装发光二极管),集成COB(COB集成光源),LED灯丝,大功率LED,flash LED(闪光灯)等。而高温尼龙在LED中的应用,大部分就是在SMD LED(表面贴装发光二极管)中。


图 高温尼龙在SMD LED(表面贴装发光二极管)中的应用部位

 

可能在上面的图片中大家看的还不是十分的直观,小编为大家找到了一份关于SMD LED的封装结构体,十分直观的可以看出整个SMD LED的结构。


图 SMD LED封装结构

 

上图可以看出,一个SMD LED主要由:封装胶,芯片,键合线,塑料支架,五金基板5部分组成。

图 LED的封装流程

 

而高温尼龙主要的应用就是LED支架,利用PPA塑料采用注塑工艺注塑结合到铜支架上,成型后內部为一反射碗型来加强聚光及亮度,并保护芯片及内部电路。

 

图 金发科技PA10T LED反射支架


二、LED支架对高温尼龙的要求


1. 热变形温度


因为SMD型LED是需要用无铅回流焊工艺来进行贴片,所以必须要承受260℃~265℃的温度。一般行业内会把热变形温度卡在280℃以上,预留20℃左右的余量。


2. 初始白度/反射率


LED支架学名LED反射杯,顾名思义,会起到反射的作用,所以它的白度和反射率会直接影响它的反射率,初始亮度,芯片选择,LED的成本等。如果白度低,反射效率就低,就要选用初始亮度更高的灯珠,就要选择效果更好芯片,来达到高白度支架的效果,从而影响LED的成本。的类似于蝴蝶效应,一点点的影响了LED的成本。


图 PPA的白度的影响因素


3. 烘烤/回流焊后黄变


在封装的各制程都需要除湿和高温烘烤固晶胶工艺,以及SMD回流焊,所以整个封装的制程中基本都处在高温环境下,所以高温尼龙的黄变水平会直接影响LED的质量和成本。黄变之后白度就会降低,白度降低以后会发生什么,上面已经解释过了。



4. 成型温度/周期/流动性


成型温度较高,加热功率就会高,

成型周期长,所涉及到了人力和产量就会有影响,

流动性会影响产品的良率问题。

这三个条件都直接影响到了LED封装的成本。



5. 与金属结合强度/气密性


气密封和结合强度就不仅仅是影响LED的成本这么简单了,会直接影响到LED的可靠性和寿命。更是企业的声誉问题,当你家的LED寿命远不及其他家的LED,即使你价格便宜,在业界的口碑也会受到影响,被冠以低端的名头。所以此方面至关重要。


 

6. 力学强度/韧性


力学强度就是很基本的指标了。主要还是根据不同的LED来选择。



7. 吸水性


尼龙是吸水性比较强的材料,但是高温尼龙的吸水性已经很低了,但是LED对其吸水率还是有一定的要求,会影响到成型的烘干时间另一个是产品性能的稳定性,如果支架的吸水性比较大的话,可能会影响到后期的硫化以及其他过程。



8. 其他关注点


是否有镀银层发白,硫化?

银层发白,硫化会导致焊线不良,加快光衰,死灯。

 

是否影响固晶胶、封装胶固化?

部分含硫、磷等的添加剂或逸出物会导致固晶胶、封装胶固化中毒,导致固化不良或不固化。


以上是一些总结性的要求,但在实际的使用中,可能不需要满足这么多条件。具体根据LED的应用范围不同,对高温尼龙材料的要求也会有所不同。例如:装饰用途的LED和照明用途的LED对材料的要求肯定会不一样,下面简单列举几个LED的应用范围以及对材料的要求。大家简单了解一下

 

应用范围

应用特点

材料要求

灯饰、小尺寸背光

对光衰不敏感

白度、黄变要求相对较低

照明,大尺寸背光

高亮度、低光衰

白度、黄变要求高,抗硫化要求高

户内显示屏

尺寸小,亮度要求较低、高可靠性

一般黑色,尺寸稳定性高、加工性能好

户外显示屏

亮度要求较高、高可靠性、高耐气候性

白度、黄变要求高,气密性、耐候性要求高,低热膨胀系数

  

三、LED中高温尼龙材料的发展趋势


在显示屏方面会对清晰度的要求越来越高,清晰度对像素尺寸的大小是有更高的要求,现在可以做到一个像素点大概1mm左右,所以要求流动性,和尺寸稳定性等可能会更高。

 

在照明方面,更大的功率,PPA和PCT存在一定的竞争,能不能把PPA的应用上限提高,例如使用上限提高到,0.8w甚至更高,去抢占PCT的市场。

 

更高的生产效率,缩短成型周期,来提升产能,增大效益。

图 LED的未来发展对高温尼龙的要求

 

以上素材来自第一届特种工程塑料论坛的演讲,艾邦高分子虚竹编辑整理。如想要获取更多关于特种工程塑料论坛的PPT,可以扫描下方二维码获取。


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