掌握封装技术 LED照明设计迈大步

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1、掌握封装技术LED照明设计迈大步来源：OFweek半导体照明网　　时间：2011/10/3111:14:48　　【字体：大中小】   自从白光发光二极管(led)于2000年始达到每瓦15～20流明的水平后，各国就开始积极对LED投入研发制造，而相关市场营销、技术评鉴机构及学界，则积极对此极具未来性的产品进行译码，一探其奥秘及商业价值，并陆续提出负面疑问或爆炸性的前瞻预测。  　　但随着能源短缺、地球暖化、能源材料价格上扬等因素深受各国政府重视，更加速LED的市场热度，其二为随着手机白色背光源于2003年被广泛应用，随即奠定蓝光激发荧光粉产生白光L

2、ED在市场的价值，更因LED应用在车尾灯可达到快速反应、减少更换及设计上增加工业产品美学的新思维，渐渐开拓另一个市场应用契机，进而激励相关供应链厂商的研发投入。  　　虽然在2003年时，LED亮度效能未能达到主照明的需求(表1)，但已逐渐让世界注意到LED的未来性及对传统光源的威胁性。   表1　OIDA对于2002～2020年LED效能预估　　依照美国光电子工业协会(OIDA)的预测推估，即使LED已达到10美元/每千流明，但对于整组灯泡或灯具要达成10美元/每千流明仍相去甚远，尤其加入演色性(CRI)的需求，光源的效能和市场价格将为供应链厂商

3、必须共同解决的一大课题。  　　虽然LED的应用极为广泛，且各个应用产业会面对不同程度的技术问题，在此仅就照明应用方面提出设计解决方向，以加速LED照明产业整合开发的质量与速度。  　　LED灯具供货商主导产业规格  　　要成功开发一款LED照明产品所须注意的事项相当繁琐而复杂，三至五人的贸易公司或许能带来营业利润，但在世界规范一一制定出炉后，亦拉高进入门坎，同时筛选掉体质不佳的应用小厂，更甚至因为达到普及化的成本结构，使LED照明逐渐朝专业技术和专业代工制造的领导厂商集中。  　　现今的主要客户更加致力于探究上游材料、技术深度及整合能力，以做为评

4、估的标准。对于各阶段开发的技术深度及广度，将会是2009～2012年成功迈入LED照明必须完备的工作，因为标准尚未完备，市场的需求决定在供货商能够提供的解决方案。     过半效率取决芯片与封装制程搭配效率  　　有关芯片开发，从覆晶(FlipChip)式芯片如飞利浦，垂直(Verticle)式芯片如Cree、SemiLEDs，正负极呈阶梯平面式焊线，完全平面式焊线如日亚(Nichia)、丰田合成(TG)、晶元光电等；再加上粗糙面(Roughness)结构位置，以及形成的方式不同，皆或多或少影响出光效率、出光角、热传导、节点(Tj)温度、固晶材料、

5、固晶方式、硬力拉力推力、焊线参数及结构设计的专利问题。是否了解芯片跟后续封装制程间的关系，决定LED照明产品一半以上的良率，开发LED照明应用就必须了解细部差异，以做为设计上的判断依据，目前没有哪家LED芯片最好，只有最适合的LED芯片才能够达到市场需求的优化。  ‖　　多重因素影响LED封装性能  　　至于封装开发，在固定单一型式芯片下，众多影响因子决定封装完LED组件的性能、可靠度、寿命是否能禁得起市场考验，其中包括：  　　‧ 承载基板的设计选择　　金属支架、FR4COB(ChiponBoard)型式、低温共烧氧化铝陶瓷、高温氧化铝、氧化铝基

6、板加金属银块或铜块(Slug)、氮化铝基板、铝基板、铜基板、复合机板等材料差异，包括上述材料的机械结构对光、环境(如湿气温度等)结合力之间的相互作用关系。　　‧ 光相关的制程设计　　固晶焊线区域位置，尺寸的设计，固晶焊线区域，固晶方式(硅绝缘胶、银导热胶、助焊剂、共金焊接等)，以及周边材质如金、银、铜、铝、钯银、钯金、高耐热塑料(PPA)、硅等，封装胶体(黏稠度、折射率、耐温耐候性与相邻材料接着力等)。‧ 荧光粉的多重混用、波长搭配、浓度搭配、涂布方式、操作时间及沉淀控制。‧ 色温/电压/亮度/演色性分布　　均会影响出光效率、寿命、质量等，然而不同

7、芯片的选用会使所有影响因子势必全部或部分重新再做评估。　　光源组件设计与选择不可轻视　　图2　产品机构及模具组装3D建构须充分了解LED光源特性、光机电热，加上计算机对光热仿真分析，才能确保可靠度和效能。   就LED照明而言，到此才决定LED光源组件(图1)，接下来还要面对：二次光学透镜、反射镜的设计，达到照明在不同应用需求的光型、光强分布或光学组件材料对环境造成光衰、裂化的考虑。此外，模块设计加上电路、电子控制设计、定电流源、调光模块、DMX系统控制模块、部分热传导设计、部分机构设计、组立设计等，必须达到客户功能性的要求，同时对LED光源组件不

8、至于造成加速破坏的条件存在。最后则为热传导(ThermalConductivity)热硬力及散热设计(ThermalMan