高功率LED封裝比較：K1導(dǎo)線架與陶瓷封裝

　　隨著單位亮度不斷增加，LED在照明領(lǐng)域的應(yīng)用愈來愈廣。為了持續(xù)增加LED的亮度，提高單顆磊芯片的面積以及使用功率勢不可免，但如此一來亦拌隨著高熱量的產(chǎn)生。

　　在陶瓷封裝尚未普及前，以Lumileds所提出的K1封裝形式，在1W(或以上)的LED的領(lǐng)域己成為大家所熟知的產(chǎn)品。但是隨著市場對產(chǎn)品特性要求的提升，封裝廠仍不斷地改良自家產(chǎn)品。而利用薄膜平板陶瓷基板 (DPC Ceramic Substrate) 再加上molding直接制作光學(xué)鏡片的陶瓷封裝方式的引進，使得高功率LED封裝產(chǎn)品又多了一種選擇。然而這幾年的實際產(chǎn)品驗證，讓國際大廠不約而同地往陶瓷封裝這個方向靠攏，其中的原因值得仔細思考。

　　K1與陶瓷封裝的比較，最大的差異在于設(shè)計的概念：

　　K1的最大優(yōu)勢在于有個金屬反光杯的結(jié)構(gòu)，使得LED磊芯片的背發(fā)光效率能充分應(yīng)用。但是K1的結(jié)構(gòu)中的材料間彼此熱膨脹系數(shù)差異較大，如塑膠與金屬，鏡片與導(dǎo)線架等，在長期高功率的循環(huán)負載下，都可能使材料接口間產(chǎn)生間隙而使水氣進入。尤其在室外的照明應(yīng)用上，使用環(huán)境更復(fù)雜，溫差，水氣外，還有環(huán)境污染所帶來的各種氣體，如硫..等，都使K1的信賴性遭遇更多挑戰(zhàn)。

　　而陶瓷封裝的設(shè)計重點，則是著眼于信賴性。利用陶瓷與金屬的高導(dǎo)熱性，將高功率所產(chǎn)生的熱迅速導(dǎo)出封裝體外。再加上陶瓷與金屬，或陶瓷與一次光學(xué)部份的高分子(硅膠)的熱膨脹系數(shù)差異較小，應(yīng)此減少了材料間熱應(yīng)力所產(chǎn)生的風(fēng)險。此外，一次光學(xué)的硅膠是采用molding制程所制作，一體成型并復(fù)蓋整個陶瓷基板，兼具光學(xué)及保護作用，使陶瓷封裝的信賴性遠高于K1。當(dāng)然，陶瓷封裝采用的是薄膜平板陶瓷，對于磊芯片的背光只能靠平面金屬來反射，所以光的使用效率會比K1低一些，但由于陶瓷封裝的本體溫度較低，所以兩者的效應(yīng)加總起來，兩者的整體發(fā)光效率差異并不明顯。

　　至于生產(chǎn)效益或其他特性的比較，整理如圖1。隨著陶瓷封裝制程不斷改進，K1被陶瓷程取代的趨勢似乎是愈來愈明顯。

圖1：K1與3535陶瓷基板封裝產(chǎn)品之綜合比較

　　而實際在燈具的設(shè)計使用上，陶瓷封裝也有其優(yōu)勢。以球泡燈的應(yīng)用為例：

　　圖2為1W的 K1及 3535陶瓷封裝實際外觀圖，明顯地可以比較出，陶瓷封裝的面積比K1小了3倍以上，這對于燈具中LED的排列上有了更大的彈性。

圖2：K 1與3535陶瓷封裝的外觀尺寸比較

　　此外， 陶瓷封裝的高度較低，因此在同樣的系統(tǒng)板上，陶瓷封裝所制作的燈泡可以避免掉局部暗區(qū)的問題，如圖3，4：

圖3：3535陶瓷封裝與K1在球泡燈中的暗區(qū)比較(1)

圖4：3535陶瓷封裝與K1在球泡燈中的暗區(qū)比較(2)

　　陶瓷封裝的制程與傳統(tǒng)導(dǎo)線架的封裝制程及設(shè)備大多不相同，因此目前大部份都是由歐美各龍頭廠所供應(yīng)，國內(nèi)各大廠都尚在試產(chǎn)的階段。并日電子目前已完成所有陶瓷封裝的信賴性測試，并已設(shè)置完月產(chǎn)6kk的量產(chǎn)線，未來預(yù)計再擴充至月產(chǎn)30kk。并日電子將致力于高功率LED陶瓷封裝，并使陶瓷封裝成為照明應(yīng)用最佳的解決方案。