为什么球泡灯那么受欢迎?

  中山聚光源有更好的发光效率与好的散热环境,好的散热环境进而提升LED球泡灯的使用寿命。球泡灯封装技术主要建构在五个主要考虑因素上,主要为光学取出效率、热阻、功率耗散、可靠性及性价。
   每一个因素在封装中都是很重要环节,举例来说,光取出效率关系到xxx;热阻关系到可靠性及产品寿命;功率耗散关系到客户应用。整体而言,较佳的封装技术就是必须要兼顾每一点,但最重要的是要站在客户立场思考,能满足并超出客户需求,就是好的封装。
    针对球泡灯的封装材料组成,林治民详细解说道,LED球泡灯封装主要是由基板、芯片、固晶胶、荧光粉、封装胶等组成,我们先将芯片利用固晶胶黏贴于基板 上,使用金线将芯片与基板作电性连接,然后将荧光粉与封装胶混合,搭配不同荧光粉比例,以及适当的芯片波长可得到不同的颜色,{zh1}将荧光粉与封装胶的混合 体灌入基板中,加热烘烤使胶材固化后,就这样完成最基本的LED封装。
   他并指出,LED球泡灯封装技术主要是往高发光效率、高可靠性、高散热能力与薄型化发展。从芯片来看,目前最普遍的是水平式芯片, 比较xx的厂商则研发垂直式芯片与覆晶型芯片,原先水平式LED使用蓝宝石基板,散热能力较差,且在高电流驱动下,光取出效率下降幅度也较大。因此,为了 降低LED成本,高电流密度的芯片设计便以获取更多的光输出为主要研究方向,在这样的考虑下,使用垂直式封装的芯片便成为下一课题,此类芯片使用硅等高散 热基板,在高电流操作下有更好的散热效率,所以也有更高的光输出,但由于制作流程复杂,工艺良率过低,以致于无法达到理想的高xxx,由此可知,在高瓦数 封装上,工艺良率所导致的价格因素也是一大考虑。
   中山聚光源公司采钰科技便是专攻晶圆级高功率硅基封装技术的业者。我公司在2010年已近入中国路灯市场,2011年更将重心放在室内照明球泡 灯产品上。采钰科技LED技术研发处长李豫华表示,以8吋磊晶计算,目前采钰封装产能为单月2千片、相当于400万颗,去年产品成功打入中国路灯产品,量 大的时候甚至单月出货量高达70-80万颗。
   和台湾LED球泡封装厂商采用的氧化铝(蓝宝石)基板技术不同,采钰采用的是晶圆级LED硅基封装技术,采钰李豫华表示,硅基封装LED在散热方面 优于蓝宝石基板,但目前售价也高于蓝宝石基板的产品,不过,黄生认为在今年内,采钰硅基封装与蓝宝石基板产品的价格将趋于一致,采钰更订下目标,希望每 年成本下降幅度可达到30%。
硅基板的良率尚低
   硅基板的{zd0}诉求为导热更佳,李豫华进一步指出,次世代照明的LED封装需求最重要的就是散热问题,估计热的问题5年内难解,其次则是需要强而有力 的结构体和稳定可靠的材料。另外光的表现也很重要,像均匀性、光源强度、出光效率是否更优异以及光的型式表现,{zh1}就是量产和成本方面的管理。
   LED球泡封装在这30年的演进,{zd0}的特色就是尺寸愈来愈小,因此热效应问题在输入驱动电流较高时便凸显出来。也就是说,现在高功率LED需求愈来愈 大,当放进小颗LED并将电源灌入后,热量便会产生,为了要降低热,光的亮度就会减小,这时为了要增加亮度,又得导入更高的电流,高电流又会产生更多的 热,如此成为一个循环,热量就不断增加。接合温度过高,结果便是每升高20℃,LED效能就要降低5%(或每增加1℃,效能降0.25%)。
   LED球泡灯产生的90%热量都是向下走,因此封装技术中,散热十分重要。整体而言,可供选择的高功率LED次安装基台(sub-mount)材料有陶瓷(氧化铝、氮化铝)和硅。其中,铝基板有翘曲问题,且以导热系数和热扩散来看,硅是{zj0}选择。
   硅基LED球泡封装工艺流程为:绝缘及金属层、芯片/金属线键结及荧光材料涂布、透镜组装,再进行切割与测试。使用硅晶圆方法可以藉以控制穿孔型式(单 一或多重),因而增加光萃取率,这是陶瓷基板所做不到的。李豫华并特别指出采钰{dj2}的IC制造兼容晶圆级荧光粉涂布技术,可以在LED芯片最上层造就薄而 高效能的荧光粉出光层,可改善黄晕现象,且此技术可控制色温的一致性。
   另外,我们也是采钰{dj2}设计的晶圆级产品,镜头设计符合各种出光形式的需求。此外,利用不同材料的折 射率不同,由内而外愈来愈小,亦可控制出光路径使其出光率增加,此结构模式可改善出光率逾7%。再者,藉由荧光粉补偿过程可以达到紧密的色温控制,因而良 率可获得提升,使原本低于70%的良率,经由补偿可以提升超过95%。目前采钰的LED硅基封装成品已经在多处导入。
   不过,LED球泡灯硅基封装仍有许多技术上面临的挑战需要克服,例如材料方面,硅材有容易碎裂的缺点,且机构强度也是问题所在。荧光粉则需考虑其电子亮度和热及湿阻抗。另外,镜头的折射率及热稳定度、粘着性等都是考虑点。结构方面,绝缘层、金属层都有其挑战。
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