LED多種封裝方式與元件規(guī)格

　　EMC(Epoxy Molding Compound)是利用Epoxy材料與蝕刻技術(shù)所制作的封裝設(shè)計(jì)，元件屬于一種高度整合的框架形式，EMC由于材料與結(jié)構(gòu)特性，元件具高耐熱、抗UV、高度整合、可以高電流驅(qū)動(dòng)、體積小等多種優(yōu)勢(shì)，是在LED照明應(yīng)用要求高度整合、增加光電轉(zhuǎn)換效率、高可靠性要求前提下所開發(fā)的封裝技術(shù)。以EMC封裝實(shí)作來說，EMC所使用塑封材料為環(huán)氧樹脂，環(huán)氧樹脂材料具抗UV、高溫運(yùn)作穩(wěn)定性高、封裝體的膨脹系數(shù)低等優(yōu)點(diǎn)，因此吸引將此封裝應(yīng)用導(dǎo)入背光應(yīng)用市場(chǎng)、環(huán)保照明應(yīng)用。

 

要將LED發(fā)光效能提升，使用多顆元件制成模組光源是最簡(jiǎn)單的方法，但多元件會(huì)導(dǎo)致熱處理問題與電路復(fù)雜度問題，圖為200W的光源模組。HmA武漢艾能光電電子商務(wù)網(wǎng)站
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　　EMC封裝材料特性佳 熱膨脹系數(shù)相對(duì)更小

 

　　EMC封裝在實(shí)作上，由于采用環(huán)氧膜塑封材料，使得其元件具備力學(xué)、粘結(jié)和元件耐腐蝕的性能表現(xiàn)不俗，而進(jìn)行封裝處理時(shí)于封裝料固化收縮率和熱膨脹系數(shù)相對(duì)更小，元件的穩(wěn)定性表現(xiàn)佳，在制作工藝與綜合特性表現(xiàn)均具有其封裝技術(shù)亮點(diǎn)，因此EMC封裝的LED發(fā)光元件在電子應(yīng)用領(lǐng)域獲得廣泛使用，甚至不只照明應(yīng)用熱門，就連LCD TV的背光應(yīng)用也有導(dǎo)入相關(guān)封裝方案的LED光源。至于相關(guān)業(yè)者目前積極關(guān)注的重點(diǎn)在于，EMC封裝制程的發(fā)光效率提升與元件薄型化設(shè)計(jì)方向，同時(shí)藉由成本優(yōu)化持續(xù)提升EMC封裝的成本與競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

 

尤其相較于PPA或是陶瓷基板，EMC封裝方案為采用環(huán)氧樹脂材料為主，更容易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的量大生產(chǎn)需求，透過量的擴(kuò)增進(jìn)一步壓縮制造成本，另外環(huán)氧樹脂材料應(yīng)用更為彈性，不僅尺寸可以輕易重新設(shè)計(jì)，加上材料更小、更容易進(jìn)行切割處理，終端產(chǎn)品元器件的設(shè)計(jì)更為靈活、彈性，所制成的終端光源元件可在小體積上驅(qū)動(dòng)高瓦數(shù)，尤其在0.2W~2W左右的光源產(chǎn)品極具競(jìng)爭(zhēng)力。

 

　　cob封裝方案 多晶片整合優(yōu)勢(shì)大

 

　　COB(chip On board)封裝方案，其實(shí)就是把LED裸晶片利用導(dǎo)電或是非導(dǎo)電膠處理粘附于互連基板之上，再進(jìn)行引線處理鍵合完成其電氣連接制作，但實(shí)際上如果將裸晶片不加任何處理暴露在空氣之中，晶片本身很容易因?yàn)槭艿轿廴尽⒒蛉藶榕鲇|導(dǎo)致?lián)p壞，甚至造成損壞部分功能或破壞晶片功能！而為了改善裸晶片的保護(hù)問題，即可使用膠形式的材料將晶片與鍵合引線建構(gòu)的電氣連接設(shè)計(jì)整個(gè)封合。

 

　　LED的COB技術(shù)常見有MCOB封裝與COB封裝。先看LED的COB封裝，大多數(shù)的COB封裝(包含日本的封裝COB應(yīng)用技術(shù))，大多是基于基板的封裝基礎(chǔ)進(jìn)行處理，也就是說在基板上將多個(gè)晶片整合在一起再進(jìn)行封裝，若是基板的襯底下方設(shè)置銅箔，銅箔可以提供極佳的導(dǎo)電處理，但對(duì)光學(xué)處理卻幫助不大。MCOB的制法與傳統(tǒng)COB不同，MCOB(Muilti Chips On Board)技術(shù)為將晶片置放在有光學(xué)設(shè)計(jì)的杯狀結(jié)構(gòu)中，可根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的光學(xué)特性進(jìn)行元器件的效果優(yōu)化，設(shè)計(jì)上也可制作多組杯狀光學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行整合，藉此提供LED單一元器件更優(yōu)異的光輸出效果，有效利用物理光學(xué)優(yōu)化結(jié)構(gòu)進(jìn)而提升整體的元件發(fā)光效率，MCOB也能因應(yīng)小功率與大功率的封裝需求。

 

　　MCOB光學(xué)設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì) 元件具更高光輸出效能

 

　　COB有許多獨(dú)特的材料優(yōu)勢(shì)，例如COB光源的生產(chǎn)成本較低、散熱效果顯著，令具備高封裝密度、輸出光密度高特性，而與多數(shù)傳統(tǒng)LED封裝技術(shù)相較，以COB封裝技術(shù)制成的面板光源在實(shí)際的照明用途相對(duì)在照明更柔和，在照明用LED光源市場(chǎng)具有相當(dāng)大的發(fā)展?jié)摿?。一般來說COB光源技術(shù)以日系業(yè)者較為領(lǐng)先，多數(shù)廠商也開始投入COB市場(chǎng)，COB封裝模式在關(guān)鍵的基板材料也獲得大幅改進(jìn)，從早期的銅基板設(shè)計(jì)方案，發(fā)展至鋁基板應(yīng)用方案，甚至部分業(yè)者已開始導(dǎo)入陶瓷基板進(jìn)行COB封裝產(chǎn)品的制作，持續(xù)優(yōu)化COB光源在產(chǎn)品壽命、可靠性與關(guān)鍵的發(fā)光效率。

 

　　先前也有提到，MCOB技術(shù)其實(shí)也可以稱為多杯整合的COB封裝技術(shù)，實(shí)際制作方式為將LED集群以多杯型式整合封裝，利用多個(gè)光學(xué)杯狀結(jié)構(gòu)，讓LED晶片所發(fā)出的光透過杯裝光學(xué)體的優(yōu)化，使其發(fā)光方向都能集中在正上方，改善LED光源元器件的元件光輸出參數(shù)表現(xiàn)，提高光通量。MCOB封裝方式優(yōu)點(diǎn)在于提高光通量外，也能最大限度地改善眩光、斑馬紋現(xiàn)象，同時(shí)也能提高每瓦驅(qū)動(dòng)的LED發(fā)光效率表現(xiàn)。若以傳統(tǒng)LED SMD貼片式封裝或其他大功率封裝方式比較，COB可以將多組晶片封裝在金屬基板上，減少散熱設(shè)計(jì)也能獲得不錯(cuò)的光效，而MCOB為透過基板直接散熱，同時(shí)減少支架制作成本，整體元件還具備熱阻小優(yōu)勢(shì)，LED發(fā)光時(shí)產(chǎn)生的熱也能快速逸散。

COB／MCOB仍有相關(guān)技術(shù)問題待突破

 

　　在產(chǎn)品實(shí)際設(shè)計(jì)上，例如桶燈、嵌入式燈具，即可將MCOB元件直接利用金屬燈具做散熱片，減省散熱片的額外成本。此外，以10W燈具為例，若是傳統(tǒng)LED光源，必須使用10顆1W LED再封裝成10顆LED元件，若使用COB或MCOB封裝技術(shù)整合，即可使用10顆1W LED封裝在單一COB或MCOB封裝體上，再運(yùn)用二次光學(xué)設(shè)計(jì)改善輸出光形，不僅簡(jiǎn)化制作、組裝成本，PCB設(shè)計(jì)也更為簡(jiǎn)化，LED本身的散熱與機(jī)構(gòu)處理更簡(jiǎn)潔，甚至二次光學(xué)設(shè)計(jì)也會(huì)較多LED的設(shè)計(jì)方案成本更低、效果更好。

 

　　雖說COB與MCOB使用優(yōu)點(diǎn)多，但實(shí)際上也有其市場(chǎng)推廣限制存在，例如使用鋁基板的COB熱阻較大、可靠度偏低，易容易導(dǎo)致燈具提早出現(xiàn)光衰現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)故障問題，而后期改善的做法為改用陶瓷基板進(jìn)行整合，但實(shí)際上雖然陶瓷基板為不錯(cuò)的基板選項(xiàng)，但成本并不是很具親和性，在小功率應(yīng)用方面成本問題將導(dǎo)致用戶使用興趣缺缺，而COB與MCOB的大型晶片的封裝處理仍存在熱阻改善與光效優(yōu)化等問題，加上燈具場(chǎng)家不見得對(duì)COB與MCOB的封裝標(biāo)準(zhǔn)件買單，在元器件標(biāo)準(zhǔn)不一致，也很難大量打入燈具應(yīng)用市場(chǎng)。

 

　　另外CSP技術(shù)也成為市場(chǎng)熱議的焦點(diǎn)。CSP的技術(shù)定義為將封裝體積和LED晶片一致、或是封裝體積應(yīng)不大于LED晶片20%，且LED仍能具備完整功能的封裝元件，而CSP技術(shù)所追求的是在元件體積盡可能微縮、減小，卻仍須維持相同晶片所應(yīng)有的光效，而關(guān)鍵元件體積減小后最直接的特點(diǎn)就能實(shí)踐低成本、小發(fā)光面積、更長(zhǎng)元件使用壽命的設(shè)計(jì)目的，再加上小體積元件也表示二次光學(xué)的相關(guān)光學(xué)處理優(yōu)化彈性更高、處理成本更低，制成的燈具產(chǎn)品能在極小光學(xué)結(jié)構(gòu)實(shí)踐最高亮度與最大發(fā)光角度，尤其在LED球泡燈、LED燈管等具極佳設(shè)計(jì)靈活度，有希望成為封裝技術(shù)的主流。