一,COB封裝
目前,LED封裝方法大致可區(qū)分為透鏡式(Lens-type)以及反射杯式(Reflector-type),其中透鏡的成型可以是模塑成型(Molding)或透鏡黏合成型;而反射杯式芯片則多由混膠、點膠、封裝成型;近年來磊晶、固晶及封裝設計逐漸成熟,LED的芯片尺寸與結構逐年微小化,高功率單顆芯片功率達1~3W,甚至是3W以上,當LED功率不斷提升,對于LED芯片載版及系統(tǒng)電路版的散熱及耐熱要求,便日益嚴苛。
鑒于絕緣、耐壓、散熱與耐熱等綜合考量,陶瓷基板成為以芯片次黏著技術的重要材料之一。其技術可分為厚膜工藝(Thick film)、低溫共燒工藝(LTCC)與薄膜工藝(DPC)等方式制成。然而,厚膜工藝與低溫共燒工藝,是利用網印技術與高溫工藝燒結,易產生線路粗糙、對位不精準、與收縮比例問題,若針對線路越來越精細的高功率LED產品,或是要求對位準確的共晶或覆晶工藝生產的LED產品而言,厚膜與低溫共燒的陶瓷基板,己逐漸不敷使用。
為此,高散熱系數薄膜陶瓷散熱基板,運用濺鍍、電/化學沉積,以及黃光微影工藝而成,具備金屬線路精準、材料系統(tǒng)穩(wěn)定等特性,適用于高功率、小尺寸、高亮度的LED的發(fā)展趨勢,更是解決了共晶/覆晶封裝工藝對陶瓷基板金屬線路解析度與精確度的嚴苛要求。當LED芯片以陶瓷作為載板時,此LED模組的散熱瓶頸則轉至系統(tǒng)電路板,其將熱能由LED芯片傳至散熱鰭片及大氣中,隨著LED芯片功能的逐漸提升,材料亦逐漸由FR4轉變至金屬芯印刷電路基板(MCPCB),但隨著高功率LED的需求進展,MCPCB材質的散熱系數(2~4W/mk)無法用于更高功率的產品,為此,陶瓷電路板(Ceramic circuit board)的需求便逐漸普及,為確保LED產品在高功率運作下的材料穩(wěn)定性與光衰穩(wěn)定性,以陶瓷作為散熱及金屬佈線基板的趨勢已日漸明朗。陶瓷材料目前成本高于MCPCB,因此,如何利用陶瓷高散熱系數特性下,節(jié)省材料使用面積以降低生產成本,成為陶瓷LED發(fā)展的重要指標之一。因此,近年來,以陶瓷材料COB設計整合多晶封裝與系統(tǒng)線路亦逐漸受到各封裝與系統(tǒng)廠商的重視。
COB,在電子制造業(yè)里并不是一項新鮮的技術,是指直接將裸外延片黏貼在電路板上,并將導線/焊線直接焊接在PCB的鍍金線路上,也是俗稱中的打線(Wire bonding),再透過封膠的技術,有效的將IC制造過程中的封裝步驟轉移到電路板上直接組裝。在LED產業(yè)中,由于現代科技產品越來越講究輕薄與高可攜性,此外,為了節(jié)省多顆LED芯片設計的系統(tǒng)板空間問題,在高功率LED系統(tǒng)需求中,便開發(fā)出直接將芯片黏貼于系統(tǒng)板的COB技術。
COB的優(yōu)點在于:高成本效益、線路設計簡單、節(jié)省系統(tǒng)板空間等,但亦存在著芯片整合亮度、色溫調和與系統(tǒng)整合的技術門檻。以25W的LED為例,傳統(tǒng)高功率25W的LED光源,須采用25顆1W的LED芯片封裝成25顆LED元件,而COB封裝是將25顆1W的LED芯片封裝在單一芯片中,因此需要的二次光學透鏡將從25片縮減為1片,有助于縮小光源面積、縮減材料、系統(tǒng)成本,進而可簡化光源系二次光學設計并節(jié)省組裝人力成本。此外,高功率COB封裝僅需單顆高功率LED即可取代多顆1瓦(含)以上LED封裝,促使產品體積更加輕薄短小。
據了解,目前COB封裝的球泡燈已經占據了LED燈泡40%左右的市場,日本及國內很多企業(yè)都開始走COB封裝模式。業(yè)內人士預測,COB封裝將成為未來發(fā)展的必然趨勢。
雖然COB封裝的呼聲很大,回溫跡象明顯,但前景似乎也并未明朗。“在兩三年內,COB封裝技術還是不能成為主流”浙江億米光電科技有限公司研發(fā)部的鄒軍博士。他補充道,由于目前國內大部分企業(yè)還是采用傳統(tǒng)的封裝方式,在技術和成本各種條件的制約,外來技術傳入及普及還需要時間,COB封裝技術還不能很快占據大勢,但不可否認的是,COB封裝技術是目前一個強勁的發(fā)展方向。
一個尷尬的境地在于,目前應用企業(yè)對COB集成封裝的需求很少。由于上一輪的投入失敗,導致很多照明應用企業(yè)不敢輕易使用這一封裝方式。據了解,COB封裝技術的瓶頸在于如何提高光源的可靠性,及其環(huán)境的試用度,然而,目前市場上能量產COB光源的封裝企業(yè)不多,而且大多使用鋁基板作為材料。鋁基板COB由于其熱阻較大,可靠性不高,容易出現光衰和死燈的現象。陶瓷基雖然是COB的理想材料之一,但是由于成本高,在功率小于2W時成本較高,難于被客戶接受。
“與傳統(tǒng)LED封裝技術相比,COB面板光源光線很柔和,具有非常大的市場,是未來的一個發(fā)展方向”,日明科技董事長王銳勛表示。
“市場上對于COB光源還處于觀望態(tài)度,需求不高。小芯片使用較多,大芯片的COB封裝還存在熱阻和光效等諸多問題”,臺灣某封裝技術工程師表示。對此,網絡上網友也各執(zhí)一詞,大部分對COB封裝存在疑惑,不清楚其“是否適合大批量生產”。
但是目前包括臺灣廠商在內,能做成高可靠性COB光源的企業(yè)鳳毛麟角。因此,為了增強市場需求,有不少企業(yè)實行COB封裝與應用一體化,解決產品標準不一致的問題。
二, 高壓LED
在同樣輸出功率下,高壓LED所需的驅動電流大大低于低壓LED。如以晶元光電的高壓藍光1WLED為例,它的正向壓降高達50V,也即它只需20mA驅動電流就可以輸出1W功率,而普通正向壓降為3V的1WLED,需要350mA驅動電流才能輸出1W功率,因此同樣輸出功率的高壓LED在工作時耗散的功率要遠低于低壓LED,這意味著散熱鋁外殼的成本可大大降低。
高壓LED可以大幅降低AC-DC轉換效率損失。以10W輸出功率為例,如果采用正向壓降為50V的1W高壓LED,輸出端可以采取2并4串的配置,4個串聯(lián)LED的正向壓降為200V,也就是說只需從市電220V交流電(AC)利用橋式整流及降20V就可以了。但如果我們采用正向壓降為3V的1W低壓LED,即便10個串在一起正向壓降也不過30V,也就是說需要從220VAC市電降壓到30VDC。我們知道,輸入和輸出壓差越低,AC到DC的轉換效率就越高,可見如采用高壓LED,變壓器的效率就可以得到大大提高,從而可大幅降低AC-DC轉換時的功率損失,這一熱耗減少又可進一步降低散熱外殼的成本。
因此,如采用高壓LED來開發(fā)LED通用照明燈具產品,總體功耗可以大大降低,從而大幅降低對散熱外殼的設計要求,如我們可用更薄更輕的鋁外殼就可滿足LED燈具的散熱需求,由于散熱鋁外殼的成本是LED照明燈具的主要成本組成部分之一,鋁外殼成本有效降低也意味著整體LED照明燈具成本的有效降低。由此可見,高壓LED可以帶來LED照明燈具成本和重量的有效降低,但其更重要的意義是大幅降低了對散熱系統(tǒng)的設計要求,從而有力掃清了LED照明燈具進入室內照明市場的最大技術障礙。因此,高壓LED將主導未來的LED通用照明燈具市場。
LED企業(yè)對高壓LED的持續(xù)熱情,也伴隨著高壓LED客戶的增加,相比之下,低壓LED芯片面臨著越來越難賣進LED通用照明市場的危險。
相比低壓LED,目前比較流行的說法是,高壓LED有兩大明顯競爭優(yōu)勢:第一,在同樣輸出功率下,高壓LED所需的驅動電流大大低于低壓LED。第二,高壓LED可以大幅降低AC-DC轉換效率損失。#p#分頁標題#e#
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