Tratamiento con plasma: una nueva forma de mejorar la fiabilidad y la vida útil de las luces de led

Construcción de un led SMD. La tecnología de plasma ofrece soluciones para la producción de ledes, como la limpieza del leadframe antes del proceso de unión por hilo.

Hoy en día, la tecnología led desempeña un papel fundamental en la iluminación general y en la automoción. Los ledes se han hecho muy populares en la iluminación general gracias a su elevada eficiencia energética, su larga vida útil y su temperatura regulable. En el sector del automóvil, los faros led iluminan mejor la zona de circulación, lo que aumenta la seguridad vial. Los faros led matriciales que utilizan los grandes fabricantes de automóviles son un buen ejemplo de ello.

En el interior de los vehículos, la libertad de diseño y los diferentes efectos luminosos han contribuido a la consolidación de la tecnología led. Además de la formación del haz, el aumento de la resistencia a las influencias ambientales ha sido uno de los principales focos de desarrollo de las luces de led. El objetivo es aumentar la vida útil de un led y garantizar sus propiedades básicas en cuanto a calidad del color (coordenadas de cromaticidad y temperatura del color) y eficiencia durante toda la vida útil del producto.

Las nuevas tecnologías de fabricación responden a estos objetivos de desarrollo y ofrecen oportunidades de producción de bajo coste.

El uso de la tecnología de plasma atmosférico en la producción de ledes ofrece soluciones precisamente a estas preocupaciones:

Limpieza de leadframes (Openair-Plasma®) antes del proceso de unión por hilo Mejora de la adhesión de los compuestos de encapsulado al compuesto de moldeo (Openair-Plasma®) Aplicación de una capa antiadherente en moldes de silicona (PlasmaPlus®)

PlasmaPlus®: recubrimientos hidrófobos y antiadherentes para componentes encapsulados de ledes

Led RGB con chip emisor de luz roja, verde y azul

Las pantallas de gran superficie compuestas por paneles de led se utilizan para publicidad y anuncios, por ejemplo, en estadios deportivos. En una pantalla puede haber millones de ledes RGB. Cada led RGB contiene un chip semiconductor que emite luz azul, verde y roja. Al dirigir las corrientes dedicadas a cada uno de estos tres chips, se puede conseguir una gran variedad de colores mezclando los espectros de emisión. Para encapsular los chips en el paquete se utilizan siliconas termoestables.

Sin embargo, la superficie de los ledes presenta una gran adhesividad debido al material blando de silicona, lo que puede ocasionar problemas tanto durante el proceso de fabricación del led como durante el funcionamiento.

En el proceso de fabricación de los paneles de visualización, cada uno de los ledes se fija a la placa mediante un proceso de soldadura por ola. Los restos del proceso de estampado y doblado de los ledes se acumulan en el baño de soldadura en forma de escamas de estaño y suelen pegarse a la superficie de silicona de los ledes, lo cual perjudica al rendimiento de la producción. La superficie pegajosa de los ledes también puede provocar problemas durante el proceso de recogida y colocación a la hora de montar los paneles si se adhieren entre sí o a la herramienta de recogida y colocación. La consecuencia es un menor rendimiento de la producción por tiempo debido al gran número de paradas en la línea. Las influencias externas durante el funcionamiento de la pantalla (p. ej., el polvo) se van acumulando con el tiempo hasta provocar contaminaciones importantes en ella.

Gracias a la tecnología PlasmaPlus^® , Plasmatreat ha logrado depositar una fina capa similar al cristal y antiadherente sobre la superficie del led. Esta capa es muy eficaz contra cualquier tipo de contaminación durante el proceso de fabricación y el posterior funcionamiento de la pantalla, lo cual aumenta el rendimiento de la producción y prolonga la vida útil de la pantalla.

El recubrimiento protector PlasmaPlus® evita el sangrado adhesivo

Los procesos de ensamblaje de ledes o chips semiconductores suelen utilizar un adhesivo epoxi conductor de la electricidad como agente de unión. Durante el curado térmico, los componentes de baja viscosidad del adhesivo pueden salir de la zona de unión y humedecer las superficies circundantes, sobre todo los contactos eléctricos de las almohadillas de unión por hilo. Este fenómeno se conoce como «sangrado».

El sangrado del adhesivo debilita la conexión entre el hilo de contacto y la almohadilla de unión por hilo. En el peor de los casos, el cable se puede levantar, con la consiguiente pérdida de contacto eléctrico. El sangrado también repercute negativamente en la unión entre la resina de encapsulado y la carcasa.

Led 5630 tipo paquete con chip y cable antes del moldeado con silicona

Aplicación de la capa PlasmaPlus® en un leadframe led

En colaboración con sus socios, Plasmatreat ha desarrollado un nanorrecubrimiento ultrafino especial para resolver este problema. El recubrimiento antisangrado PlasmaPlus^® evita que se humedezcan las superficies de contacto y refuerza la conexión de los hilos, una ventaja añadida que puede demostrarse claramente mediante pruebas de tracción de hilos. Además, este recubrimiento no afecta a la unión entre el adhesivo y el leadframe; se aplica antes pegar el chip y mantiene su estabilidad cuando se almacena en condiciones secas.

Unión por hilo segura gracias a la limpieza con plasma (atmosférico o de baja presión)

La limpieza de las superficies de contacto del leadframe es esencial para garantizar un contacto fiable del chip con el leadframe. Cualquier contaminación orgánica, por pequeña que sea, reduce la calidad de la unión entre el aluminio y el cobre, y como no es posible generar suficiente calor para fundir el alambre, la unión resultante será fría.

La limpieza de los leadframes antes de la unión por hilo, ya sea con plasma de baja presión o con Openair-Plasma^®, elimina los contaminantes orgánicos de forma eficaz y fiable.

La calidad de la soldadura por fricción ultrasónica mejora especialmente con este proceso de limpieza.