高亮度LED雖然具備了更省電、使用壽命更長及反應(yīng)時間更快等優(yōu)點,但仍得面對靜電釋放(ESD)損害和熱膨脹系數(shù)(TCE)等效能瓶頸;本文將提出一套采次黏著基臺(Submount)的進(jìn)階封裝方式,以有效發(fā)揮LED的照明效益。
l?B\TA^ 高亮度LED(High-brightness Light Emitting Diodes;HB LED)的出現(xiàn),在照明產(chǎn)業(yè)中掀起了一股狂潮。相較于傳統(tǒng)的白熱燈泡,HB LED因具備了更省電、使用壽命更長及反應(yīng)時間更快等主要優(yōu)點,因此很快的搶占了LCD背光板、交通號志、汽車照明和招牌等多個市場。
0?ZJJdI3 HB LED的主導(dǎo)性生產(chǎn)技術(shù)是InGaN,但此技術(shù)仍有一些瓶頸需要克服,目前掌握前瞻技術(shù)的業(yè)者紛紛針對這些瓶頸提出新的解決方案,希望能進(jìn)一步拓展HB LED的市場。這些瓶頸中以靜電釋放(electrostatic discharge;ESD)敏感性和熱膨脹系數(shù)(thermal coefficient of expansion ;TCE)為兩大議題,其困難如下所述:
Fy<dk}@ 熱處理(Thermal Management)
~xu<xy@E 相較于LED 晶粒(die)的高效能特性,目前多數(shù)的封裝方式很明顯地?zé)o法滿足今時與未來的應(yīng)用需求。對于HB LED的封裝廠商來說,一個主要的挑戰(zhàn)來自于熱處理議題。這是因為在高熱下,晶格會產(chǎn)生振動,進(jìn)而造成結(jié)構(gòu)上的改變(如回饋回路變成正向的),這將降低發(fā)光度,甚至令LED無法使用,也會對交錯連結(jié)的封入聚合體(encapsulating polymers)造成影響。
/+Xv(B 僅管一些測試顯示,在晶粒(die)的型式下,即使電流高到130mA仍能正常工作;但采用一般的封裝后,LED只能在20mA的條件下發(fā)光。這是因為當(dāng)芯片是以高電流來驅(qū)動時,所產(chǎn)生的高熱會造成銅導(dǎo)線框(lead-frame)從原先封裝好的位置遷移。因此在芯片與導(dǎo)線框間存在著TCE的不協(xié)調(diào)性,這種不協(xié)調(diào)性是對LED可靠性的一大威脅。
H;}V`}c<` 靜電釋放(ESD)
對電子設(shè)備的靜電損害(Electrostatic damage;ESD)可能發(fā)生在從制造到使用過程中的任何時候。如果不能妥善地控制處理ESD的問題,很可能會造成系統(tǒng)環(huán)境的失控,進(jìn)而對電子設(shè)備造成損害。InGaN 晶粒一般被視為是"Class 1"的設(shè)備,達(dá)到30kV的靜電干擾電荷其實很容易發(fā)生。在對照試驗中,10V的放電就能破壞Class 1 對ESD極敏感的設(shè)備。研究顯示ESD對電子產(chǎn)品及相關(guān)設(shè)備的損害每年估計高達(dá)50億美元,至于因ESD受損的LED則可能有變暗、報銷、短路,及低Vf (forward voltage)或 Vr(reverse voltage)等現(xiàn)象。