LED散热陶瓷─功能性散热陶瓷介绍

表1，调配白光方法。

现今的光学效应可以光学3原色原理来说明，当白光通过菱镜后被折射出多种颜色的过渡色谱，在可见光400~800um范围内，颜色可分成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的可见光谱。而人的眼睛就像一个3色接收器，对红(620um)、绿(555um)、蓝(470um)3种颜色特别敏感，而其他颜色可以通过红、绿、蓝3色按照不同的比例调配而成，同样绝大多数单色光也可以分解成红绿蓝3种原色。由3原色原理可知，红、绿、蓝3种原色是相互独立的，任何一种原色都不能由其他颜色合成，而3原色则可按照不同的比例相加合成混色称为相加混色。由图1可知，其规律为：红+绿=黄、红+蓝=紫、蓝+绿=青、红+蓝+绿=白，所以白色的太阳光可经水气折射出炫丽彩虹的色彩。

经由上述原理可了解，白光LED也可藉由此方式混合出来，因此通常会以表1中的3种方式来调配白光LED。方法1为多芯片混光技术，分别把红、蓝、绿3芯片或蓝光、黄光双芯片固定于同一封装体内部，再经由调整各芯片的电流大小，调整各芯片的出光量来控制混光比例，以达到混成白光的目标。其中又以红、蓝、绿多芯片混光技术呈现的色彩饱合度及演色性(Color Rendition)最佳，但还须克服芯片光衰程度不一、热源过度集中产生散热封装等问题。若有任何一芯片提早失效，就无法得到所需白光的光源。方法2是以紫外光LED激发均匀混合之蓝色、绿色、红色萤光粉，使其激发出一定比例之3原色进行混光而输出白色。三波长白光发光二极管具有高演色性优点，但却有发光效率不足及混光不均的缺点。方法3在蓝光LED的周围填充混有黄光YAG(Yttrium Aluminum Garnet)萤光粉的胶，并使用波长为400~530nm的蓝光LED，发出光线激发黄光YAG萤光粉产生黄色光，但同时也与原本的蓝光混合，进而形成蓝黄混合之二波长的白光。第3种方式因方法简单且成本低廉，所以现在多以此种方式进行封装，但是此种LED会有色温偏高与不均匀及红色光谱较弱，造成演色性较差。

由于蓝光LED激发黄色萤光粉的白光LED会有上述这些问题，因此开始有技术导入以解决此问题，而控制萤光胶的均匀性则可由两方面着手。首先探讨胶体调配技术，可由真空搅拌法均匀混合萤光粉于光学胶内，以提升光的散布均匀度。此外，也可改善萤光粉之均匀披覆技术，现今有许多披覆方式，首先是以喷嘴喷洒萤光粉于芯片之上，但会面临喷洒不均之问题需解决。另外还可使用萤光胶贴布贴于芯片之上，此方式可解决萤光胶厚度及分布的问题，但会有贴合对位及金线断裂的问题需解决。上述所提的两项技术，须使用较高精度的机台与技术，因此导入门槛较高，对于有心踏入封装领域的业者，考量到机台成本与技术门槛问题，多数还是以最为简单的点胶技术进行封装，但点胶会面临到涂布厚度不均及分布范围不易控制等问题。

因此，现在基板供应商开始在封装基板进行挡墙制作以辅助控制点胶精准度，此方式是以固定尺寸的挡墙作为铸框进行点胶，当点入固定量的萤光胶于挡墙内，藉由体积公式V=A*H (V：体积， A：面积， H：高度)可了解，当固定体积与面积后，即可得到固定的高度，所以可藉由点胶系统注入固定体积的萤光胶，再配合外加挡墙以局限点胶范围即可精准控制萤光粉的高度，进而改善以蓝光LED激发黄色萤光粉所面临的色偏问题。

就功能性散热陶瓷的挡墙技术而言，大毅科技现可提供3种解决方案(如表2所示)。方案1为电镀挡墙，在原线路上以电镀方式增加金属挡墙，此方式所形成之挡墙具有良好的热稳定性及信赖性，但其制程较为繁杂及费时之外，还因挡墙具导电特性而限制了线路的配置。第2种方案为防焊挡墙，此种方案是以黄光制程在线路上披覆透明防焊漆，可以快速且大批量的量产所需产品，还因防焊漆本身透明的原因，可以减少LED的出光损耗。然而相对于金属高分子的热稳定性不佳，会因回焊或共晶制程而产生些许黄变问题，会影响整体的出光效率，因此胶体本身还需不断的研发精进。第3种方案则是使用点胶方式制作挡墙，因点胶精度有限及无法大批量的同时生产，因此，此技术多应用在COB等大尺寸且不求精度的散热陶瓷上，现在可简易且低成本的在COB陶瓷板上加工大尺寸的挡墙，此挡墙不但可以进行萤光粉的披覆还可填充封装矽胶于LED芯片之上，基于这些优点，此技术已最快被应用量产于散热封装陶瓷之上。

大毅科技藉由这些散热封装陶瓷技术的研发，已能大量供给急需改善色温均匀性问题的封装厂，以降低封装技术的门槛且加速达到LED平价化的目标，藉由此方式帮助提升节能LED照明的市场渗透率，使列为3大耗能产业的照明工业摆脱地球暖化杀手的恶名，为子孙后代及未来的我们，减缓环境破坏的速度，保护赖以为生的地球。(大毅科技LED散热研发中心 杨士贤)