解析白光LED調(diào)配及LED散熱陶瓷

現(xiàn)今的光學(xué)效應(yīng)可以光學(xué)3原色原理來說明，當(dāng)白光通過菱鏡后被折射出多種顏色的過渡色譜，在可見光400~800um范圍內(nèi)，顏色可分成紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫的可見光譜。而人的眼睛就像一個(gè)3色接收器，對紅(620um)、綠(555um)、藍(lán)(470um)3種顏色特別敏感，而其他顏色可以通過紅、綠、藍(lán)3色按照不同的比例調(diào)配而成，同樣絕大多數(shù)單色光也可以分解成紅綠藍(lán)3種原色。

由3原色原理可知，紅、綠、藍(lán)3種原色是相互獨(dú)立的，任何一種原色都不能由其他顏色合成，而3原色則可按照不同的比例相加合成混色稱為相加混色。由圖1可知，其規(guī)律為：紅+綠=黃、紅+藍(lán)=紫、藍(lán)+綠=青、紅+藍(lán)+綠=白，所以白色的太陽光可經(jīng)水氣折射出炫麗彩虹的色彩。

經(jīng)由上述原理可了解，白光LED也可借由此方式混合出來，因此通常有3種方式來調(diào)配白光LED。

方法1為多晶片混光技術(shù)，分別把紅、藍(lán)、綠3晶片或藍(lán)光、黃光雙晶片固定于同一封裝體內(nèi)部，再經(jīng)由調(diào)整各晶片的電流大小，調(diào)整各晶片的出光量來控制混光比例，以達(dá)到混成白光的目標(biāo)。其中又以紅、藍(lán)、綠多晶片混光技術(shù)呈現(xiàn)的色彩飽合度及演色性(Color Rendition)最佳，但還須克服晶片光衰程度、熱源過度集中產(chǎn)生散熱封裝等問題。若有任何一晶片提早失效，就無法得到所需白光的光源。

方法2是以紫外光LED激發(fā)均勻混合之藍(lán)色、綠色、紅色螢光粉，使其激發(fā)出一定比例之3原色進(jìn)行混光而輸出白色。三波長白光發(fā)光二極體具有高演色性優(yōu)點(diǎn)，但卻有發(fā)光效率不足及混光不均的缺點(diǎn)。

方法3在藍(lán)光LED的周圍= 充混有黃光YAG(Yttrium Aluminum Garnet)螢光粉的膠，并使用波長為400~530nm的藍(lán)光LED，發(fā)出光線激發(fā)黃光YAG螢光粉產(chǎn)生黃色光，但同時(shí)也與原本的藍(lán)光混合，進(jìn)而形成藍(lán)黃混合之二波長的白光。

第3種方式因方法簡單且成本低廉，所以現(xiàn)在多以此種方式進(jìn)行封裝，但是此種LED會(huì)有色溫偏高與不均勻及紅色光譜較弱，造成演色性較差。由于藍(lán)光LED激發(fā)黃色螢光粉的白光LED會(huì)有上述這些問題，因此開始有技術(shù)導(dǎo)入以解決此問題，而控制螢光膠的均勻性則可由兩方面著手。首先探討膠體調(diào)配技術(shù)，可由真空攪拌法均勻混合螢光粉于光學(xué)膠內(nèi)，以提升光的散布均勻度。此外，也可改善螢光粉之均勻披覆技術(shù)，現(xiàn)今有許多披覆方式，首先是以噴嘴噴灑螢光粉于晶片之上，但會(huì)面臨噴灑不均的問題需解決。另外還可使用螢光膠貼布貼于晶片之上，此方式可解決螢光膠厚度及分布的問題，但會(huì)有貼合對位及金線斷裂的問題需解決。上述所提的兩項(xiàng)技術(shù)，須使用較高精度的機(jī)臺與技術(shù)，因此導(dǎo)入門檻較高，對于有心踏入封裝領(lǐng)域的業(yè)者，考量到機(jī)臺成本與技術(shù)門檻問題，多數(shù)還是以最為簡單的點(diǎn)膠技術(shù)進(jìn)行封裝，但點(diǎn)膠會(huì)面臨到涂布厚度不均及分布范圍不同。

因此，現(xiàn)在基板供應(yīng)商開始在封裝基板進(jìn)行擋墻制作以輔助控制點(diǎn)膠精準(zhǔn)度，此方式是以固定尺寸的擋墻作為鑄框進(jìn)行點(diǎn)膠，當(dāng)點(diǎn)入固定量的螢光膠于擋墻內(nèi)，借由體積公式V=A*H (V：體積， A：面積， H：高度)可了解，當(dāng)固定體積與面積后，即可得到固定的高度，所以可借由點(diǎn)膠系統(tǒng)注入固定體積的螢光膠，再配合外加擋墻以侷限點(diǎn)膠范圍即可精準(zhǔn)控制螢光粉的高度，進(jìn)而改善以藍(lán)光LED激發(fā)黃色螢光粉所面臨的色偏問題。

就功能性散熱陶瓷的擋墻技術(shù)而言，大毅科技現(xiàn)可提供3種解決方案。

方案1為電鍍擋墻，在原線路上以電鍍方式增加金屬擋墻，此方式所形成之擋墻具有良好的熱穩(wěn)定性及信賴性，但其制程較為繁雜及費(fèi)時(shí)之外，還因擋墻具導(dǎo)電特性而限制了線路的配置。

第2種方案為防焊擋墻，此種方案是以黃光制程在線路上披覆透明防焊漆，可以快速且大批量的量產(chǎn)所需產(chǎn)品，還因防焊漆本身透明的原因，可以減少LED的出光損耗。然而相對于金屬高分子的熱穩(wěn)定性不佳，會(huì)因回焊或共晶制程而產(chǎn)生些許黃變問題，會(huì)影響整體的出光效率，因此膠體本身還需不斷的研發(fā)精進(jìn)。

第3種方案則是使用點(diǎn)膠方式制程，因點(diǎn)膠精度有限及無法大批量同時(shí)生產(chǎn)，因此，此技術(shù)多應(yīng)用在COB等大尺寸且不求精度的散熱陶瓷上，現(xiàn)在可簡易且低成本的在COB陶瓷板上加工大尺寸的擋墻，此擋墻不但可以進(jìn)行螢光粉的披覆還可填充封裝矽膠于LED芯片之上，基于這些優(yōu)點(diǎn)，此技術(shù)已最快被應(yīng)用量產(chǎn)于散熱封裝陶瓷之上。