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新聞快訊

LED封裝缺點
BBCode | 人氣2530
paul0938803 - 產業資訊 | 2014-10-15 07:07:09

現有 LED封裝缺點  

而目前主要的發光二極體依其後段封裝結構與製程的不同分為下列幾類LED Lamp:其係將發光二極體晶片先行固定於具接腳之支架上,再打線及膠體封裝,其使用係將 LED 燈的接腳插設焊固於預設電路的電路基板上,完成其 LED 燈的光源結構及製程。  

表面粘貼式(SMD) LED:其係將晶片先行固定到細小基板上,再進行打線的動作,接著進行膠體封裝,最後  再將該封裝後的 LED 焊設於印刷電路板上,完成 SMD LED 的光源結構及製程;  

覆晶式 LED:完成晶片製作後,將晶片覆設於覆晶轉接板上(凸塊制程),並利用金球、銀球、錫球等焊接製程以高週波方式焊接,然後做成 LAMP 或 SMD 進行膠體封裝,最後再將成品焊設於印刷電路板上,而完成其光源結構與製程。  

另一種覆晶式 LED:係 利 用 金 球、銀 球、錫 球 等 焊 接 製 程 以 高 週 波 方 式 將 晶 片 焊 設 於 覆 晶 轉 接 板 後 封 成 LAMP  或 SMD、高功率 LED,再進一步焊設於印刷電路板上,而完成其光源結構與製程。  

Chip on Board:係將晶片固設於印刷電路板上,再進行打線的動作,接著進行膠體封裝,而完成其光源結構與製程。   由其上述之五種習用製程,其共通之缺點即製程多而繁瑣封裝設備昴貴,封裝後之LED散熱效果不佳,而其製後之LED照度會因封裝材料受熱產生變質及其他種種原因阻擋而減低,為其缺點者。  

【晶片封裝缺失】  

以上五種發光二極體晶片的製作,由於其本身不具有抗溼氣、防氧化、防短路、保護晶片等保護作用,因此需經過不同型式的組裝打線、膠體封裝等製程,最後並需以一封裝測試來判別發光二極體晶片是否在封裝製程中因斷線等其他因素產生不良品。這樣的發光二極體晶片製程產生了下列的問題:首先在製造過程中,需要增加後段封裝製程,其不但會增加製程流程與時間,且也需另外增加各種設備,如打線固晶機具、覆晶機具、灌膠封裝機具、模壓機或測試機具等,這些設備均極為昂貴,大幅提高發光二極體晶片的製造成本,再者進一步影響到其交貨的期限。再者,發光二極體晶片在經過前述之後段封裝製程中,極容易產生不良品,相對上也就降低其經濟效益。 

最後,如發光二極體晶片未進行封裝,且因其容易受潮、導電,故發光二極體晶片無法直接接合於印刷電路板上,不僅需要經過前述的封裝製程,且封裝後其體積變大、且散熱效果差,同時也會造成發光效率的衰減,直接影響的發光二極體晶片的運用。

【 聚光角度的缺失】  

習用之LED晶片之封裝技術,均是利用透明環氧樹脂進行封裝,並據以作為控制晶片光源方向及角度之發光,如此經由封  裝之LED晶片,使用焊接於電子電路板,其光源顏色、方向與角度均已固定。習用之LED,具有如下述之缺點:   1. 封裝廠與應用(產品製造)廠已屬不同等級領域,故封裝廠先經封裝製程將LED晶片做固晶後打線再進行灌膠封裝完成  單顆LED,再依應用(產品製造)廠之產品需求,訂製電子電路板及LED經由焊接製程完成所謂含LED之電子電路板  應用於產品上,其增加製造成本與時間為其缺點者。  2. 封裝後之LED晶片,因其係採環氧樹脂之灌注封裝,密封後LED晶片之散熱不易,降低LED晶片之壽命,為其缺  點者。    3. 封裝後之LED晶片其光源照射方向及角度固定,無法再予變化者。   LED目前的封裝製程材料、膠(環氧樹脂或矽膠)、支架、晶片、金(鋁)線而有以下缺失及待克服問題:    

1 成本高  

2 散熱不易  

3 因散熱不良而導改 LED壽命減低  

4 封膠不僅造成熱的蓄積及膠的黃化造成光衰  

5 因接線與支架封膠之良率及應力造成穩定度及可靠度的降低  

6 LED 在加士過程只能在 280℃5 秒以內過錫爐  

7 不耐冷熱衝擊  

【LED界目前的三大難題】  

1. 發光效率的提升:紅黃光德國OSRAM發布可製造出 110 lm/W 而白光日夲的日亞化發布可做到150 lm/W,這些將來亮  度耍再突破必須在磊晶晶片的內部及外部量子效率的提升,及減少封裝亮度的哀減,屬於磊晶及晶粒制程耍加強改善的。

2. 散熱不良:因目前 LED 均施於封裝、所以造成熱的蓄積、要散熱必須透過支架將熱導出來、故導熱效率不佳,而本論文  是提出一種免封裝的方法、使 LED 熱可與空氣能自然對流不產生蓄積,不必經支架由發光薄膜面積50%長電極直接與電路  及散熱板連接,可使 LED在封裝制程及散熱效果做到最佳觧,與目前 LED 經測試比較在相同基板或支架上最少可減少晶片  介面溫度 30℃以上。  

3. 成本:因封裝所增加材料成夲、加工成夲、良率的降低。在夲論文提出一種快速經濟可靠的封裝方法,也就是將LED一  階封裝製造省略、就沒有封裝材料成夲、加工成夲、良率的成夲問題,而沒有封裝膠及接線、膠的黃化造成光衰問題、及接  線、膠、支架、晶片組合造成應力使可靠度、穩定度降低問題也沒有了,在PCB迴銲爐加工則可回復到一般電阻相同的

 

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