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    不同封裝技術 強化UV貼片led??元件的應用優勢
    編輯:東莞市致鼎電子科技有限公司   時間:2019-04-25

     led具備環保、壽命長、體積小、高指向性、固態形式不易損壞...等優點,已逐漸取代傳統鎢絲燈(白熾燈)、CCFL熒光燈,但在因應不同應用需求時,仍有發光效率、光型、散熱與成本等諸多問題,為使產品更能滿足需求,必須從LED組件端的封裝形式著手改善...

      LED因為材料特性與發光原理異于傳統光源,因此具備多項使用上的優勢,只是用于取代一般日常應用的光源時,LED固態的發光組件仍需要多重設計與改善,才能在發光效率、演色性、照明光型、電源效能等方面獲得強化,以通過照明應用市場的考驗。

      在通用照明(General Lighting)市場中,LED固態照明想要加速普及,必須在短期內讓組件成本、制作技術、驗證標準...等層面一一到位,技術方面要提升色溫表現、演 色性與光電轉換效率,從照明系統的角度進行思考,仍須解決LED光源、AC/DC電源轉換、LED驅動控制、組件散熱和光學處理等關鍵面向。

    注釋:特殊封裝之LED組件,可因應不同照明產品需求進行優化設計,圖為Osram兩款針對照明應用設計的LED組件模塊。

      薄膜芯片封裝技術  發展照明應用的重點

      LED的光源應用,其關鍵就在芯片技術的核心發展,而影響LED組件發光特性、效率的關鍵就在于基底材料與晶圓生長技術的差異。

      在LED的基底材料方面,除傳統藍寶石基底材料外,硅(Si)、碳化硅(SiC)、氧化鋅(ZnO)、氮化鎵(GaN)...等,都是目前LED組件的開發 重點,無論所發展的光源應用是照明或是營造氣氛的環境光源,涵蓋大、小功率應用方式,芯片基底的技術提升,其目標在于制作出更高效率、更穩定的LED晶 片。

      提高LED芯片的光電效率,已成為LED照明應用技術的關鍵指標,例如,藉由芯片結構的改變、芯片表面的粗化設計、多量子阱結構的設計形式,透過多重的制程技術改良,目前已能讓單個LED芯片的發光效率具有突破性的進展。

      而薄膜芯片技術(Thin film LED),則是用以開發高亮度LED芯片的關鍵技術, 其重點在減少芯片的側向光損失,透過底部的反射面搭配,可以讓芯片超過97%的電光反應,使光從芯片的正面直接輸出,大幅提高LED單位流明。

        強化封裝技術  改善發光效率與光型

      觀察目前常見的高功率LED封裝技術,大致可分為單顆芯片封裝、多芯片整合封裝與芯片板上封裝3種技術,而透過封裝技術的優化,可提升LED芯片的發光效率、散熱效果與產品可靠度。

      在單顆芯片封裝方面,可讓單顆LED芯片大幅發揮照明優勢,例如,針對發光效率的改善、散熱熱阻抗的調整,或是制成易于產線生產組裝的SMT形式。單顆芯片 的封裝形式,于LED發光二極管最為常見,其技術瓶頸在于必須針對每個芯片進行良率控管,因為采單芯片封裝,若封裝處理的芯片本身就已損壞或效率不彰,封 裝成品也會呈現相同的料件問題,另在封裝階段亦可透過熒光粉體的封裝處理,去改善最終產品的輸出色溫或光型。

      注釋:SMT形式的LED組件可透過填膠材質與形式變化,產生多元的產品特性。圖為PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)形式之SMT LED。

      以Osram的 Golden DRAGON Plus LED為例,為采硅膠封填設計,封裝后的LED組件具170度光束角度,可以很容易地進行2次光學透鏡或是反光杯改善組件的光學特性,Golden DRAGON Plus LED的硅膠透鏡亦具耐高溫、光衰減較低等特性。單芯片封裝的優勢相當多,尤其在光效率提升、散熱效益提升與配光容易度、組件的高可靠性都相當值得關注。

      多芯片整合封裝  小體積可具高光通量表現

      所謂團結力量大,在LED組件封裝上亦是如此,如果一次將多LED芯片封裝在同一平面上,則可整合出一高功率整合組件。多芯片整合組件同時是目前常見的高功率、高亮度應用LED組件最常見的封裝形式,可區分為小功率與大功率兩種芯片整合形式。

      在小功率應用方面,多數是采取6顆低功率LED芯片整合,制作出來的1瓦大功率LED固態發光組件最常見,而利用6個低功率芯片來整合的1瓦大功率應用,優 勢在于制作成本相對更低,而且多顆形式若有芯片來源的良率問題,也可利用周邊芯片補足應有的性能表現,不至于出現產品良率的負面問題,小功率整合的多芯片 封裝形式,也是目前大功率LED組件常見的制作形式。

      而在大功率芯片整合部分,以Osram的OSTAR SMT系列為例,其封裝外型經過優化設計,占位體積相對小,最終組件可讓產品的熱阻抗控制于每瓦3.1℃左右,驅動功率亦高達15瓦,此種封裝設計有頗多優點,尤其可在受限空間內達到一般LED組件少有的高光通量表現。

    Chip On Board可有效改善散熱問題

      COB(Chip On Board) LED多晶燈板,為沿用傳統半導體技術發展的應用形式,意即直接將LED芯片固定于印刷電路板(PCB),COB技術目前已有厚度僅0.3mm的LED元 件設計。由于LED芯片可直接與PCB板接觸來增加熱傳導面積,因此LED固態光源常見的散熱問題也可因此獲得改善。

      將多數 LED組件安排于印刷電路板形成多重LED光源組合,可以提升LED固態光源的照明度,低功率驅動的組件通常會應用核心材料為FR4的一般印刷電路板來進 行產品的2次組構,在因應高功率驅動應用時,則會改采以金屬核心PCB強化LED組件需要的高散熱環境,藉由金屬核心PCB來降低熱阻抗。

      金屬核心PCB即為使用MCPCB(Metal Core Printed Circuit Board),使組件能滿足較低熱阻的設計要求,典型的MCPCB設計架構是在金屬平面形成的線路同時以薄層進行隔離設計,而電路走線必須采用鎳金屬化合 物提供產線可焊接的加工表面,隔離層又必須具備避免短路、同時不會犧牲散熱速率的薄化設計,以便將熱傳導過程的熱阻降到最低。多數選擇鋁材料作為核心,具 有成本低廉、散熱能力佳與較好的抗腐蝕性等優點。

      比較新的制作方式,是將LED芯片直接安裝于印刷電路板上,或者搭配具即插即用功能的組件進行整合,而COB的封裝形式,其目的在于提供比現有離散排布的LED組件具更高效能、更低熱阻抗的產品形式,讓終端產品可以經由簡單的二度開發,制出足以進軍照明市場的成熟產品。 

           東莞市致鼎電子科技有限公司專業生產、銷售高品質LED發光二極管等LED相關產品。工廠擁有先進的全自動化生產設備、國際通用的測試設備以及完善的信賴性實驗設備。從材料入庫、工藝設計到產品制造,每個生產環節都嚴格按照ISO9001質量保證體系運作。我們憑借行內資深的人才優勢,完善的制造技術,可靠的生產工藝,貼心快捷的售后服務。

           我們公司主要產品是:插件式LED、貼片式LED、大功率LED、UV貼片led、發光/受光器件、植物照明LED、UV LED 、COB等LED相關產品。

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