高信赖性LED封装新趋势：陶瓷封装优势大揭秘

由于照明需求的多样化，使得LED在照明领域的应用愈来愈广。工程师们为了持续增加LED的亮度，提高单颗芯片的面积以及使用功率势不可免，但如此一来亦拌随着高热量的产生。在陶瓷封装尚未普及前，以LumiLEDs所提出的K1封装形式，在1W(或以上)的LED的领域己成为大家所熟知的产品。但是随着市场对产品特性要求的提升，封装厂仍不断地改良自家产品。而利用薄膜平板陶瓷基板(DPC-Ceramic Substrate)再加上molding直接制作光学镜片的陶瓷封装方式的引进，使得高功率LED封装产品又多了一种选择。然而这几年的实际产品验证，让国际大厂不约而同地往陶瓷封装这个方向靠拢，其中的原因值得仔细思考。 　　K1 PK 陶瓷封装 　　总的来说K1的最大优势在于有个金属反光杯的结构，使得LED磊芯片的背发光效率能充分应用。但是K1的结构中的材料间彼此热膨胀系数差异较大，如塑胶与金属，镜片与导线架等，在长期高功率的循环负载下，都可能使材料接口间产生间隙而使水气进入。尤其在室外的照明应用上，使用环境更复杂，温差，水气外，还有环境污染所带来的各种气体，如硫……等，都使K1的信赖性遭遇更多挑战。 　　而陶瓷封装的设计重点，则是着眼于信赖性。利用陶瓷与金属的高导热性，将高功率所产生的热迅速导出封装体外。再加上陶瓷与金属，或陶瓷与一次光学部份的高分子(硅胶)的热膨胀系数差异较小，应此减少了材料间热应力所产生的风险。 　　此外，一次光学的硅胶是采用molding制程所制作，一体成型并复盖整个陶瓷基板，兼具光学及保护作用，使陶瓷封装的信赖性远高于K1。当然，陶瓷封装采用的是薄膜平板陶瓷，对于磊芯片的背光只能靠平面金属来反射，所以光的使用效率会比K1低一些，但由于陶瓷封装的本体温度较低，所以两者的效应加总起来，两者的整体发光效率差异并不明显。至于生产效益或其他特性的比较，整理如图一。随着陶瓷封装制程不断改进，K1被陶瓷程取代的趋势似乎是愈来愈明显。 图一 K1与3535陶瓷基板封装产品之综合比较 　　而实际在灯具的设计使用上，陶瓷封装也有其优势。以球泡灯的应用为例：图二为1W的 K1及 3535陶瓷封装实际外观图，明显地可以比较出，陶瓷封装的面积比K1小了3倍以上，这对于灯具中LED的排列上有了更大的弹性。 图二 K1与3535陶瓷封装的外观尺寸比较 　　此外，陶瓷封装的高度较低，因此在同样的系统板上，陶瓷封装所制作的灯泡可以避免掉局部暗区的问题，如图三，四： 图三 3535陶瓷封装与K1在球泡灯中的暗区比较(1) 图四 3535陶瓷封装与K1在球泡灯中的暗区比较(2) 　　从技术上来说陶瓷封装的制程与传统导线架的封装制程及设备大多不相同，因此目前大部分都是由欧美各龙头厂所供应，国内各大厂都尚在试产的阶段。并日电子目前已完成所有陶瓷封装的信赖性测试，并已设置完月产6kk的量产线，未来预计再扩充至月产30kk。并日电子将致力于高功率LED陶瓷封装，并使陶瓷封装成为照明应用最佳的解决方案。