高功率LED的封裝選擇─K1導線架或者陶瓷封裝

　　隨著單位亮度不斷增加，LED在照明領域的應用愈來愈廣。為了持續增加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的領域己成為大家所熟知的產品。但是隨著市場對產品特性要求的提升，封裝廠仍不斷地改良自家產品。而利用薄膜平板陶瓷基板 (DPC Ceramic Substrate) 再加上molding直接制作光學鏡片的陶瓷封裝方式的引進，使得高功率led封裝產品又多了一種選擇。然而這幾年的實際產品驗證，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，較大的差異在于設計的概念：

　　K1的較大優勢在于有個金屬反光杯的結構，使得led磊芯片的背發光效率能充分應用。但是K1的結構中的材料間彼此熱膨脹系數差異較大，如塑膠與金屬，鏡片與導線架等，在長期高功率的循環負載下，都可能使材料接口間產生間隙而使水氣進入。尤其在室外的照明應用上，使用環境更復雜，溫差，水氣外，還有環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。

　　而陶瓷封裝的設計重點，則是著眼于信賴性。利用陶瓷與金屬的高導熱性，將高功率所產生的熱迅速導出封裝體外。再加上陶瓷與金屬，或陶瓷與一次光學部份的高分子(硅膠)的熱膨脹系數差異較小，應此減少了材料間熱應力所產生的風險。此外，一次光學的硅膠是采用molding制程所制作，一體成型并復蓋整個陶瓷基板，兼具光學及保護作用，使陶瓷封裝的信賴性遠高于K1。當然，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，所以兩者的效應加總起來，兩者的整體發光效率差異并不明顯。

　　至于生產效益或其他特性的比較，整理如圖一。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。

圖一　K1與3535陶瓷基板封裝產品之綜合比較

　　而實際在燈具的設計使用上，陶瓷封裝也有其優勢。以球泡燈的應用為例：
圖二為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。

 
圖二 . 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，因此在同樣的系統板上，陶瓷封裝所制作的燈泡可以避免掉局部暗區的問題，如圖三，四：

 
圖三. 3535陶瓷封裝與K1在球泡燈中的暗區比較(1)

 
圖四. 3535陶瓷封裝與K1在球泡燈中的暗區比較(2)

　　陶瓷封裝的制程與傳統導線架的封裝制程及設備大多不相同，因此目前大部分都是由歐美各龍頭廠所供應，國內各大廠都尚在試產的階段。并日電子目前已完成所有陶瓷封裝的信賴性測試，并已設置完月產6kk的量產線，未來預計再擴充至月產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用較佳的解決方案。
 

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