LED封裝之承上啟下 合理設計才能投入應用

LED逐漸取代傳統白熾燈走向背光源及照明市場(chǎng)應用，相較于傳統白熾燈光源LED具備多項優(yōu)勢，LED使用壽命長(cháng)、效率高、不易損壞、不含汞、不會(huì )產(chǎn)生有毒氣體、耗電量低...等特性，對于我們所處的環(huán)境來(lái)說(shuō)LED無(wú)非是最佳光源替代方案，同時(shí)LED被譽(yù)為21世紀的新型光源。

在LED制程中，封裝是相當重要的一環(huán)，封裝的作用是將外引線(xiàn)連接到LED芯片的電極上，不僅保護LED芯片，且提高發(fā)光效率。故LED封裝不僅是完成輸出電信號，更重要的是保護管芯正常工作，輸出可見(jiàn)光功能。但是，無(wú)論何種LED都需要針對不同類(lèi)型設計合理的封裝形式，才能投入實(shí)際應用。

隨著(zhù)LED應用方式的不同，散熱方案和發(fā)光效果以及外型及尺寸也會(huì )有所變動(dòng)，依LED封裝形式大致可分為L(cháng)amp-LED、TOP-LED、Side-LED、SMD-LED、High-Power-LED、Flip Chip-LED...等6大類(lèi)。

在整個(gè)LED產(chǎn)業(yè)鏈中，封裝為承上啟下部分，傳統低階LED多用于戶(hù)外顯示廣告牌或指示燈，其封裝材料選擇為液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂，隨著(zhù)LED轉向室內照明及背光應用，大功率、高亮度成為L(cháng)ED發(fā)展重點(diǎn)，大功率LED必需降低遮蔽、增加光透率并且強化光折射、反射的利用率，從裸晶克服亮度問(wèn)題進(jìn)入封裝后，封裝制程! 中如何使光通透量維持最高、光衰減至最少便顯得十分關(guān)鍵。

過(guò)去LED最常用的封裝材料是環(huán)氧樹(shù)脂(epoxy)，環(huán)氧樹(shù)脂封裝制程相對簡(jiǎn)單、成本低，因此目前在LED封裝材料的市場(chǎng)占有率高，但是缺點(diǎn)是耐沖擊損傷能力低，韌性差且耐熱性小于170oC，老化后會(huì )因苯環(huán)成份逐漸變黃，進(jìn)而影響光亮顏色，尤其波長(cháng)愈低時(shí)老化愈快，特別是部分白光型發(fā)光二極管使用近紫外線(xiàn)(Near ultraviolet)發(fā)光，與其他可見(jiàn)光相比其波長(cháng)又更低，老化更快。因此，為因應大功率LED產(chǎn)生的熱能造成的老化問(wèn)題，在封裝材料的選擇應考慮耐熱性較高的silicone做為封裝材料。

用silicone取代環(huán)氧樹(shù)脂有較高的流明保持率(Transmittance，透光率、穿透率，以百分比單位表示)，如美國Lumileds公司的Luxeon系列LED即是改采silicone封膠，其他業(yè)者也都有silicone封膠方案，如邁圖(Momentive)公司的InvisiSi1，東麗．道康寧(Dow Coring Toray)，日本信越化學(xué)的KER-2500AB等也都是LED的silicone封裝方案。

silicone除了對波長(cháng)范疇在300~350nm的低波長(cháng)有較佳的抗受性、較不易老化外，此外，silicone光透率、折射率、耐熱性都比環(huán)氧樹(shù)脂理想。目前silicone光折射率可達1.4~1.5之間，未來(lái)折射率往1.6以上為silicone開(kāi)發(fā)目標。

silicone為高功率LED及LED背光電視光源的封裝解決方案，silicone封裝適用各類(lèi)封裝形式，不過(guò)仍需依封裝體的尺寸，功率來(lái)選擇較適合的材料。因甲基系silicone長(cháng)時(shí)間使用耐熱性可達200 oC，相較于環(huán)氧樹(shù)脂耐UV、耐候性，甚至使用壽命都較占優(yōu)勢。至于LED背光源封裝需要透濕透氧率較低的材料，也都是眾silicone廠(chǎng)商搶進(jìn)的開(kāi)發(fā)應用。唯當前問(wèn)題是價(jià)格成本較高，且在與鍍銀層、PPA、陶瓷基板封裝后的高溫高濕試驗下，silicone的接著(zhù)性仍未盡理想，解決之道無(wú)非是改善silicone與被接著(zhù)體的接著(zhù)性及匹配性，再配合延長(cháng)烘烤時(shí)間，以改善目前接著(zhù)性問(wèn)題。

業(yè)內人士表示：目前價(jià)格成本問(wèn)題為業(yè)者采用silicone封裝最大的考慮，但因silicone具有出色的耐熱性、耐季節性、耐UV、電絕緣性、化學(xué)安定性、離型性等等諸多理由，一定可以漸漸取代環(huán)氧樹(shù)脂成為L(cháng)ED封裝材料的主秀，待市場(chǎng)的經(jīng)濟規模達到數十數百?lài)嵰陨嫌昧繒r(shí)，價(jià)格將可望有較大空間，預估在背光源及照明市場(chǎng)滲透率提高下，將有機會(huì )發(fā)生。