LED封裝之承上啟下 合理設(shè)計(jì)才能投入應(yīng)用

LED逐漸取代傳統(tǒng)白熾燈走向背光源及照明市場(chǎng)應(yīng)用，相較于傳統(tǒng)白熾燈光源LED具備多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，LED使用壽命長(zhǎng)、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(duì)于我們所處的環(huán)境來說LED無非是最佳光源替代方案，同時(shí)LED被譽(yù)為21世紀(jì)的新型光源。

在LED制程中，封裝是相當(dāng)重要的一環(huán)，封裝的作用是將外引線連接到LED芯片的電極上，不僅保護(hù)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(hào)，更重要的是保護(hù)管芯正常工作，輸出可見光功能。但是，無論何種LED都需要針對(duì)不同類型設(shè)計(jì)合理的封裝形式，才能投入實(shí)際應(yīng)用。

隨著LED應(yīng)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(zhǎng)amp-LED、TOP-LED、Side-LED、SMD-LED、High-Power-LED、Flip Chip-LED...等6大類。

在整個(gè)LED產(chǎn)業(yè)鏈中，封裝為承上啟下部分，傳統(tǒng)低階LED多用于戶外顯示廣告牌或指示燈，其封裝材料選擇為液態(tài)環(huán)氧樹脂，隨著LED轉(zhuǎn)向室內(nèi)照明及背光應(yīng)用，大功率、高亮度成為L(zhǎng)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(qiáng)化光折射、反射的利用率，從裸晶克服亮度問題進(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。

過去LED最常用的封裝材料是環(huán)氧樹脂(epoxy)，環(huán)氧樹脂封裝制程相對(duì)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(zhǎng)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(Near ultraviolet)發(fā)光，與其他可見光相比其波長(zhǎng)又更低，老化更快。因此，為因應(yīng)大功率LED產(chǎn)生的熱能造成的老化問題，在封裝材料的選擇應(yīng)考慮耐熱性較高的silicone做為封裝材料。

用silicone取代環(huán)氧樹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(guó)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(duì)波長(zhǎng)范疇在300~350nm的低波長(zhǎng)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)氧樹脂理想。目前silicone光折射率可達(dá)1.4~1.5之間，未來折射率往1.6以上為silicone開發(fā)目標(biāo)。

silicone為高功率LED及LED背光電視光源的封裝解決方案，silicone封裝適用各類封裝形式，不過仍需依封裝體的尺寸，功率來選擇較適合的材料。因甲基系silicone長(zhǎng)時(shí)間使用耐熱性可達(dá)200 oC，相較于環(huán)氧樹脂耐UV、耐候性，甚至使用壽命都較占優(yōu)勢(shì)。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廠商搶進(jìn)的開發(fā)應(yīng)用。唯當(dāng)前問題是價(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(yàn)下，silicone的接著性仍未盡理想，解決之道無非是改善silicone與被接著體的接著性及匹配性，再配合延長(zhǎng)烘烤時(shí)間，以改善目前接著性問題。

業(yè)內(nèi)人士表示：目前價(jià)格成本問題為業(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(jié)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)氧樹脂成為L(zhǎng)ED封裝材料的主秀，待市場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)規(guī)模達(dá)到數(shù)十?dāng)?shù)百噸以上用量時(shí)，價(jià)格將可望有較大空間，預(yù)估在背光源及照明市場(chǎng)滲透率提高下，將有機(jī)會(huì)發(fā)生。