Equipamento de fabrico de LEDs: o motor central da manufatura de precisão e da produção inteligente
Introdução
Com a ampla aplicação do LED em campos como iluminação, exibição e eletrônica automotiva, sua tecnologia de fabricação está se desenvolvendo rapidamente para alta precisão, alta eficiência,e inteligênciaComo o suporte principal da cadeia industrial de LED, os equipamentos de fabricação de LED não só determinam o desempenho e o rendimento do produto, mas também o desempenho e o rendimento do produto.Mas também promove a inovação da tecnologia optoelectrónica de semicondutoresEste artigo irá aprofundar os principais equipamentos, desafios técnicos e tendências futuras na fabricação de LED, e analisá-los em combinação com os mais recentes avanços na indústria3610.
I. Equipamento básico e fluxo de processos da fabricação de LED
A fabricação de LEDs abrange três grandes elos: preparação de chips, embalagem e testes.
1Equipamento de crescimento epitaxial: reator MOCVD
A deposição de vapor químico metalo-orgânico (MOCVD) é um equipamento central na fabricação de chips LED, usado para cultivar camadas de materiais semicondutores, como nitreto de gálio (GaN), em substratos.O aumento dos equipamentos MOCVD domésticos (como os modelos desenvolvidos de forma independente pelo Instituto de Semicondutores da Academia Chinesa de Ciências) reduziu significativamente os custos de fabricação, sendo o preço de uma única unidade apenas50%As principais tecnologias incluem o controlo da uniformidade da temperatura, a regulação precisa do caudal de gás e a otimização da estabilidade da estrutura epitaxial de várias camadas.
2Equipamento de processamento de chips
O expansor de chips: Ele estende o espaçamento de chips LED bem dispostos de0.1 mmpara0.6 mmPara evitar colisões de chips em processos subsequentes.
Máquina de montagem automática: adota bocas de sucção a vácuo e bocas de sucção de bakelita, e transfere com precisão as fichas para o suporte através de um sistema de posicionamento visual, com uma precisão de± 10 μmO chip de luz azul-verde requer um material de bocal especial para evitar danos à superfície58.
Máquina de soldagem sob pressão: O eletrodo do chip é conectado ao suporte através de soldagem por esferas de fio de ouro ou tecnologia de soldagem sob pressão de fio de alumínio.A forma e a força de tração do ponto de solda devem ser monitorizadas em tempo real para garantir a fiabilidade da condutividade elétrica.58
3Equipamento de embalagem e inspecção
Máquina de distribuição/confecção: controlar com precisão a quantidade de cola de prata ou cola isolante (por exemplo, para LEDs brancos, é necessário evitar diferenças de cor causadas pela precipitação de fósforo)28.
Máquina de embalagem moldada: adota a tecnologia de injeção de vácuo hidráulico para eliminar bolhas e melhorar a hermeticidade da embalagem.
Teste fotoelétrico: integrando funções de análise espectral e teste de resistência térmica, classifica parâmetros como intensidade de luz, comprimento de onda e temperatura de cor,e suporta padrões de classificação personalizados810.
II. Inovações tecnológicas e avanços industriais
Descobertas nos equipamentos de fabrico em nanoescala
A tecnologia de fabricação de LEDs de perovskita desenvolvida pela equipa da Universidade de Zhejiang alcançou um avanço90 nanómetrosdimensão de pixels, muito superior ao limite de nível de micrões dos LEDs inorgânicos tradicionais. Esta tecnologia baseia-se na litografia de ultra-precisão e no equipamento de deposição de camadas atómicas (ALD),que pode manter uma elevada eficiência luminosa a180 nanómetrosA dimensão da realidade aumentada, proporcionando novas possibilidades para o campo de exibição da realidade aumentada e da realidade virtual.
2Sistema de controlo de produção inteligente
Código QR Rastreamento de dados: A AMS Osram integra códigos QR Data Matrix na superfície dos LEDs automotivos.Os dados de ensaio de cada chip (como a intensidade da luz e as coordenadas de cor) estão ligados a um código de identificação único, simplificando o processo de calibragem óptica na linha de produção e reduzindo o tempo de inspecção em30%.
Tecnologia digital gêmea: Voury Zhuohua se conecta ao sistema MES da fábrica através de telas de exibição LED para mapear o status da produção em tempo real, suportar agendamento dinâmico e alerta precoce de falhas,A utilização de equipamentos de alta eficiência (OEE)15%.
3Tecnologia verde de fabrico
Equipamento de sinterização de poupança de energia: através da adopção de um controlo de temperatura de zona e de uma tecnologia de recuperação de calor residual, o consumo de energia da sinterização por adesivos de prata é reduzido em20%.
Processo de embalagem sem chumbo: promover as tecnologias SMD e COB, reduzir o uso de metais pesados e, simultaneamente, melhorar o desempenho da dissipação de calor.
III. Tendências e desafios futuros
Alta precisão e flexibilidade são compatíveis
A ascensão dos Micro/Mini LEDs exige que os dispositivos tenham capacidades de posicionamento sub-micron e suportem a produção mista de chips de vários tamanhos.O sistema de comutação de bocal adaptativo e a tecnologia de correção de desvio visual da IA tornar-se-ão equipamentos padrão para a próxima geração de máquinas de montagem39.
2Integração completa da automatização da cadeia industrial
Uma linha de produção totalmente não tripulada do crescimento epitaxial ao teste terminal é o objetivo da indústria.A dificuldade reside no desenvolvimento de interfaces normalizadas entre MOCVD e equipamento de embalagem, bem como intercomunicação de dados multiplataforma (como protocolos SECS/GEM)610.
3- Inovação colaborativa de materiais e equipamentos
Os novos materiais, como a perovskita e os pontos quânticos, impõem exigências mais elevadas de resistência a altas temperaturas e desempenho antipoluição dos equipamentos.A introdução de substratos cerâmicos de nitruro de alumínio exige melhorar a resistência à corrosão do equipamento de solda34.
IV. Sugestões de selecção e aplicação
Quando as empresas escolhem equipamentos de fabrico de LED, devem considerar de forma abrangente:
Requisitos de precisão: nível de consumo (± 50 μm) vs qualidade de semicondutores (± 5 μm)
Compatibilidade de capacidade: Linha de alta velocidade (> 30 000 CPH) versus linha de lotes pequenos de várias variedades;
Grau de inteligência: se suporta acesso à IoT e manutenção preditiva;
Conformidade ambiental: Em conformidade com as normas RoHS e REACH, reduzindo as emissões de compostos orgânicos voláteis (COV) em6810.
Conclusão
A evolução tecnológica dos equipamentos de fabrico de LED não é apenas uma manifestação microscópica dos processos de semicondutores, mas também uma prática macroscópica de fabricação inteligente.Do processamento de chips em nanoescala ao empoderamento de dados de cadeia completa, a inovação dos equipamentos está a conduzir a indústria LED para um futuro mais eficiente, mais ecológico e mais inteligente.Espera-se que a China tenha mais voz no campo global de equipamentos LED de ponta.