改变封装技术,LED照明可靠性大增(二)

2013-09-30 12:53:13来源: 互联网

LED小型/薄型化

  随着行动装置体积轻薄短小化,市场上对于小间距产品的需求逐年强烈,零件也面临着更多降低高度及缩小尺寸之要求。此外,由于户外全彩显示装置大多採用LED,为提高表现效果,全彩型LED封装亦朝向更高密度发展(图4)。

  

  图4 全彩型LED封装朝向更高密度发展。

  以ROHM为例,其自1996年开始生产SMD型LED以来,每年不断地朝向产品小型与薄型化迈进,2007年成功地展开世界最小最薄产品 -1006(0402英吋(inch))(t=0.2毫米(mm))尺寸「PICOLED系列」量产,目前更成功地研发出0603(0201英吋)尺寸的「PICOLED-mini」(图5)。以下详述LED照明产品以小型薄型封装的重要关键技术。

  

  图5 微型化LED晶片

  元件技术

  为让封装更小、更薄,内部的LED元件也必须同时採用小型薄型规格。因此,业者从晶圆上的发光层成膜到晶片化均採用自行研发的製程技术,终于成功地将磷化铝镓铟(AlGaInP)发光LED的元件尺寸缩小至边角0.13毫米(mm)、厚度t=50微米(μm),一举实现小型化目标。

  铸模技术

  为确保产品的强度,业者提出针对半导体元件进行树脂封止的加工方法。树脂封止加工係採用移转成形(Transfer Mold)法,但铸模模具的模穴会愈来愈薄(模穴厚度0.10毫米),因此必须确保树脂的流动性。此外,为确保LED的光学特性,无法对其添加用来确保零件强度的填充材料,如此一来,便会造成产品在机械性强度上的降低,但上述问题目前皆已解决。

  组装技术

  在LED晶片的製作上,必须在厚度t=0.10毫米的封止树脂中对LED元件进行焊线,因此业者採用自行研发的焊线机,成功缩小间距并降低迴路。

  目前,世界最小的超小型LED体积仅1006尺寸,厚度仅0.2毫米,此产品不受设置空间的限制,并採用高亮度LED元件,透过LED发光,能够让光线从行动电话的外壳内部进行穿透照明。

  不但如此,超小型LED还可适用于点矩阵显示器。传统的1608尺寸产品最小间距为2毫米,而超小型LED却能以最小间距1.5毫米进行高密度安装,因此能展现出更细緻的表现效果。

  在其他特色方面,由于该方案的封装尺寸极小,因此可以用在七段显示器、点矩阵显示器模组上,并省略在晶片直接封装(COB)技术上所必须的晶粒黏着(Die-bonding)、焊线、树脂接合(Bonding)等製程。

  车用LED照明受瞩目

  随着LED灯泡及照明用途急速普及化,车用LED照明较以往更受到市场的青睐。在车辆内装用途上,无论是汽车音响、汽车导航系统或是空调面板等主要背光,目前几乎已全面採用LED光源。接下来,像是目前仍採用传统灯泡的室内灯及警示灯,以及採用冷阴极管的仪表板背光等也将渐渐地面临汰换的命运。

  在车辆外装上,近年来像是尾灯、转向灯、定位灯等传统灯泡也已逐步被汰换,甚至连头灯也都由传统的卤素灯、高亮度放电(HID)灯转而被LED灯所取代。若从环境辨识性的观点上来看,採用LED灯作为昼行灯(Daytime Running Lamps, DRL)的趋势更是值得关注。

  为因应多样化的车用需求,业界在车用LED技术研发上,将以下列两项为研发重点。

  色度及亮度之客制化需求

  在汽车内装方面,像是空调面板等仪表板周边的光源大多由车厂来指定颜色。业者所推出的磷化铝镓铟元件型LED系列产品,挟元件自製优势,无论是色彩、光度皆可依客户要求自行客製化。

  其他像是利用氮化铟镓(InGaN)及含有萤光体的树脂所成功创造出的白光及粉色LED系列,也能提供色彩客製化功能。像是主要按键的背光等使用频率较高的按键,即可藉由微妙的颜色差异突显其与相邻按键之相异性,藉此唤起使用者的注意。这种磷化铝镓铟元件採用在磊晶成长(Epitaxial Growth)阶段上抑制波长差异的技术,因此能够满足客户严格的规格要求。

  研发耐硫化对策/扩充新品

  另一方面,市场对于尾灯等车辆外装用途的LED灯最大要求莫过于耐热性及对严苛气候的耐受性,但由于传统的LED封装的导线架为镀银材料,容易产生硫化及光束劣化问题,目前这个问题也开始受到重视。

  有鑑于此,业界改採镀镍/镀钯/镀金做为导线架材料,成功解决因硫化所造成的光束劣化问题。另外,对于镀镍/镀钯/镀金所引起的光度降低缺点,业者亦研发出新的一系列产品(图6),藉由提高元件本身输出效率的方式来解决,展现出毫不逊于镀银产品的光束强度。未来,业界将採镀镍/镀钯/镀金做为封装硫化改善对策,并积极扩充新的产品系列,以满足客户的多样化需求。

  

  图6 业者利用提高LED光输出效率,来降低封装材料替换所引发的光度降低缺点。

关键字:封装技术  LED照明

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2013/0930/article_19649.html
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