創(chuàng)新封裝設(shè)計(jì)需求日益殷切

　　封裝設(shè)計(jì)以早期的燈源型態(tài)到塑料無接腳晶片承載封裝（PLCC）側(cè)面（Side View）或上面（Top View）型態(tài)，均以單晶或多晶片封裝型式存在，驅(qū)動(dòng)電流在120毫安培以下居多，早期以3C消費(fèi)性電子產(chǎn)品如手機(jī)螢?zāi)槐彻狻?shù)位相框背光、筆記型電腦螢?zāi)槐彻獾龋M(jìn)入到一般照明后，仍有眾多廠商以小瓦數(shù)PLCC封裝元件作為光源，再結(jié)合多顆光源實(shí)現(xiàn)燈具產(chǎn)品的光源模組（圖3），在LED光源封裝并未應(yīng)用到創(chuàng)新的設(shè)計(jì)。

　　圖3　多顆LED光源組合的照明模組

　　創(chuàng)新投射/泛光型封裝須面面俱到

　　對(duì)于泛光型燈泡或聚光型光源，如E27型的球泡燈、PAR燈、AR111、MR燈、鑲?cè)雿€入式筒燈、軌道頭射等光源產(chǎn)品而言，會(huì)在LED封裝光源上趨向于單點(diǎn)高流明輸出（投射型）（圖4）/多點(diǎn)組合輸出（泛光型）（圖5）、高演色性（CRI》80）、低熱阻係數(shù)（《3k/W）、光色溫的均勻度、增溫下的色溫偏移、長(zhǎng)壽命/高可靠度等，如何從封裝（圖6）角度創(chuàng)新達(dá)到市場(chǎng)需求，可分別說明如下：

　　圖4　單點(diǎn)高流明輸出

　　圖5　多點(diǎn)組合輸出

　　圖6　晶圓級(jí)（Wafer Level）硅晶片封裝

　　在實(shí)行創(chuàng)新前，要先清楚產(chǎn)品最終的目標(biāo)，達(dá)到滿足預(yù)期市場(chǎng)上對(duì)LED封裝光源規(guī)格趨勢(shì)。

　　首先，須選定最適當(dāng)?shù)木私饩Y(jié)構(gòu)、晶片光電特性與晶片性價(jià)比，再來設(shè)計(jì)最佳的封裝結(jié)構(gòu)。目前高功率45密耳（mil）以上晶片封裝，在350毫安培電流驅(qū)動(dòng)下，可以達(dá)到每瓦150至160流明，今日***晶片在各國(guó)其他大廠的競(jìng)爭(zhēng)下，更可做出絕對(duì)優(yōu)于國(guó)外廠家的每美元160流明的規(guī)格。

　　其次，固晶上必須選用最佳晶片貼著（Die Attachement）材料及製程技術(shù)，用高導(dǎo)熱硅膠、銀膠（》15W/mk）甚至以助銲劑（Soldering Flux）銲錫（Cu-Sn-Au），將晶片銲接在金屬基板，更或者以共金（Eutectic Bonding）製程將晶片熔接于硅晶片上。這些固晶製程的選用，都在于降低晶片節(jié)點(diǎn)溫度，提高在相同電流下的電光轉(zhuǎn)換效率和增加光效能，降低材料老化造成日后光衰的比例，以及提升固晶接著的可靠度。 此外，封裝單體載板（Substrate）的選用設(shè)計(jì)，過去以低功率的支架（Leadframe）為主，漸漸走入高功率的金屬支架（Metal Slug），在進(jìn)入低溫共燒（LTCC）陶瓷（Ceramic）、高溫共燒（HTCC）陶瓷、晶片直接固定在各式金屬基板（Chip on Metal Board），再到晶片固定在8吋硅晶片上，隨著功率不斷增加、光型的要求、單位面積內(nèi)的熱密度（Thermal Density）提高，對(duì)于封裝晶片載板設(shè)計(jì)的選用，必須去創(chuàng)新開發(fā)更能加速熱傳導(dǎo)、更能萃取光輸出、更能減低材料變異而產(chǎn)生老化衰減的材料。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上要因選用晶片的不同而有所改變，如此才能達(dá)到封裝整體效能的最佳化，并不是購(gòu)買一般支架或公板陶瓷放入最大轉(zhuǎn)換功率（Power Flux）的晶片，即可封裝出最佳光效能元件。

　　另外，在現(xiàn)今LED照明應(yīng)用，雖有各種顏色的裝飾應(yīng)用，但最主要還是以白光為主，然而產(chǎn)生白光的方式不外乎紅綠藍(lán)光混光、紫外線激發(fā)紅綠藍(lán)螢光粉，或最為普遍的藍(lán)光加黃色為主的螢光粉。但談到創(chuàng)新，在此特別針對(duì)叁個(gè)方向略述，其一為高演色性（CRI），CRI大于80甚至于大于90，必須在螢光粉材料做創(chuàng)新開發(fā)。對(duì)于封裝研發(fā)而言，必須進(jìn)行各波段螢光粉與接近610～630奈米紅色螢光粉，更甚至到655奈米紅色螢光粉進(jìn)行在不同封裝結(jié)構(gòu)下，及藍(lán)光波段搭配的實(shí)驗(yàn)比對(duì)，找到無論光輸出效率、演色性或色溫的最佳組合，再加上封裝膠材、點(diǎn)膠方式的不同及螢光粉沉淀與否，或多或少增加封裝難以控制的變數(shù)。其二，封膠和螢光粉涂布製程上的創(chuàng)新，從針筒點(diǎn)膠（Dispensing）到模具充填（Molding）、印刷填膠（Printing）、高精密度的噴膠充填（Conformal Coating and Inject Printing）等創(chuàng)新製程，提升產(chǎn)能、良率、出光效率，也改善出光的均勻性。此外，更具創(chuàng)新與商品化的是所謂的Remote Phosphor製程，其將螢光粉抽離晶片表面，在一定距離外，以不同的方式將螢光粉附著在透光結(jié)構(gòu)體上。飛利浦更將此創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用在燈泡類產(chǎn)品，其光效成果與研究機(jī)構(gòu)、學(xué)術(shù)單位過去發(fā)表的學(xué)術(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果或理論相去不遠(yuǎn)，確實(shí)可達(dá)每瓦100流明以上、CRI》80的效能。 最后，在照明封裝元件創(chuàng)新過程尚須注意演色性與出光效率（圖7）。

　　圖7　LED演色性與發(fā)光效率變化圖