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圖:表一:各類型LED封裝技術比較 公仔箱論壇: P, ^ s3 \: A' @/ Q" n. W! S
近年來,發光二極體(LED)在基礎理論及應用技術上顯著進步,因而提升了光效,也大幅降低了製造成本。自此,LED走出了交通燈、指示燈等應用領域,跨進顯示器背光、行動電子及一般照明等更廣闊的天地,也為這些產業帶來新衝擊。 tvb now,tvbnow,bttvb5 J5 _3 ?- e! U; o4 D8 F% L
在LED逐漸為大眾認識的同時,香港應用科技研究院已著手研究進一步發揮LED節能及多樣性設計的特色,應用在手持電子產品,例如微型投影機、手機相機閃光燈及醫療用內視鏡光源系統等特殊照明範疇中。 公仔箱論壇6 E# c4 |# w1 p2 E- s$ r. S
這些特殊照明的應用朝向多功能整合、小型化及低功耗等方向發展,微型化、系統模塊化和低成本的LED封裝器件便成為了開展相關應用的關鍵,因此,電子封裝技術如:晶圓級封裝(wafer-level package, WL package)技術、埋入式元/器件(embedded device/component)技術、多晶片模塊(multi-chip module, MCM)技術乃至系統級封裝(System in Package, SiP)技術等,逐漸受到LED產業的重視,勢將取代現行的分散式器件設計,成為開發新產品應用的利器。 tvb now,tvbnow,bttvb) M9 V7 |) q' p& I k
LED封裝技術四大類
: k' E( G( G- ]+ T% N: n( _) l# otvb now,tvbnow,bttvb電子封裝技術發展至今,根據不同的應用場合、外形尺寸、散熱方案和發光效果,衍伸出各式各樣的LED封裝形式,按LED與基板的內連結(interconnection)方式和次連接基板(sub-mount substrate)的不同,大概分為穿孔型(或稱砲彈型)、表面接著型與芯片上板型三種;為因應更輕、薄、短、小的LED產品需求,應科院又提出了LED系統級封裝(LED-SiP)平台技術構想和方案,獨樹一幟。表一把四種技術作出比較。 6 q5 W4 {5 l" {& m8 L/ L% c: o3 y
系統級封裝技術是在多晶片模塊(Multi-Chip Module, MCM)技術的基礎上逐漸發展而成,當中引入了埋入式主/被動元件技術,在有限的基板空間內進行三維化封裝,達至微型化的整合。根據電子封裝產業的經驗,採用系統級封裝技術可以滿足多功能性、小型化市場產品的需求,且具有成本競爭的優勢。
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另一方面,要達到高密度的封裝整合,密度較高的線路設計極為重要,有見及此,應科院引入硅基基板(silicon wafer)作為LED元件的次連結基板(sub-mount substrate),進行線路製作。硅基基板可提供穩定而高密度的線路製作,散熱較陶瓷基板更佳,並具有極佳的熱/機械穩定特性,因此能提供更穩定的載體基板(carrier substrate)。
; t1 f1 l7 {! Z1 l5 m* F* E2 @公仔箱論壇此外,硅基基板的平整度(flatness)高,可減少大面積LED固晶時所產生的空孔氣泡(void);由於所有的製程都在晶圓層級(wafer-level)完成,不需進行一對一的封裝製程,因而降低了整體製造成本。
5 a& s! y/ U e" n- Swww2.tvboxnow.com對微型化多晶片的封裝技術而言,要完成穩定度高的小尺寸光引擎模塊,線路設計及製程必須夠平整而且精度高,採用硅基基板最為合適。 / x2 W. t! w3 S
因此,應科院採用硅基基板作為LED的次連結基板,進行高密度LED固晶封裝,逐步建立LED-SiP技術平台及因應方案。同時,應科院以中高階手機相機(5百萬至8百萬像素)的閃光燈作為第一個開發產品。此一薄型閃光燈(圖)結合了閃光燈控制系統、MEMS反射鏡及薄型化二次光學設計系統,厚度可縮小至5毫米以下,對手機系統整合商而言,更具有整合彈性和穩定性。目前最火紅的蘋果iPhone 4.0手機,便把LED閃光燈列為標準規格。 TVBNOW 含有熱門話題,最新最快電視,軟體,遊戲,電影,動漫及日常生活及興趣交流等資訊。2 }- f$ f5 z5 E- {* K1 p, e
度LED已成為開發新光源系統的重點,各種顏色的高亮度LED更朝向超高亮度的方向積極地發展,得此躍進,相關的熱、電、光封裝設計扮演著極為關鍵的角色。研發人員不僅得讓LED獲至最大取光率和最高光通量,並須設法使光損降至最低,同時還要注重光的發散角度、光均勻性、與導光機構的搭配性等,可謂挑戰重重。肯定的是,電子封裝相關的技術發展成果與經驗,在不久的將來會被用在LED產品上,而這也是目前應科院致力發展的課題之一。
: r$ i; l( B* i# T# ?公仔箱論壇(香港應用科技研究院供稿) |