LED封裝新趨勢—全周光透明基板封裝

 

刊登日期:2014/1/14
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全周光LED燈泡商品介紹
4. 真明麗
真明麗公司的設計概念類似Panasonic,如圖五所示,該公司所推出的LED燈泡主要以5瓦與7瓦為主,在2700K的色溫下,其光效可達115與110 lm/W;在散熱設計與LED封裝設計方面皆類似Panasonic,該燈泡以散熱柱設計做為主要散熱的來源與機構,而LED封裝亦是採長方形設計,其發光源皆遠離基板中心,以避開導熱柱所接觸之區域,讓光型與光通量得以獲得最佳數值。另外,在瓦數設計上,於單一封裝基板上直接製作2.5~3.5瓦,這與前述的LED燈絲封裝1W設計有所不同,然而該公司因無燒結螢光粉層的技術,因此在燈泡設計上改用兩組LED封裝基板,以上下反向組裝即完成全周光之設計,如此雖可達到全周光之效果,但其成本卻有所增加。
 
Panasonic專利分析
Panason ic所採用的透明基板實屬多晶透明陶瓷材料,該基板特別使用多晶透明陶瓷材料為封裝基材,基材的晶粒大小會影響基板的導熱係數與透光率,隨著晶粒越大,其導熱係數與透光率的特性越優異,當晶粒大小於10 μm時,其透光率可達90%,而導熱係數可以大於25 W/mK;若晶粒大小增加至40 μm時,其透光率可增加至約97%,而導熱係數亦可以隨之增加至37W/mK,如圖八所示。該相關內容皆揭露於專利US 2012/0256538 A1中,此為Panasonic
所擁有的相關專利中,歸屬封裝技術極為重要的專利之一,該技術亦已導入於Panasonic公司所推出的LED燈泡產品中。
 

圖十、專利US 2012/0320601 A1所揭露的內容
 
透明基板的選擇與技術發展
2. 多晶透明氧化鋁
透明陶瓷是如玻璃一樣透明的陶瓷,在製備透明陶瓷的過程中,必須設法將雜質和氣孔除去,使晶粒大小非常均勻,且沒有微小氣孔存在。由文獻證實,製作透明陶瓷的三個必要條件①原料的純度必須達99.95%;③生產工藝必須使光的散射減低至最小,其中包括低氣孔率、晶界結構(單相且晶界必須模糊,不可有空隙)、晶粒尺寸的控制及表面加工光澤度。其中,晶粒尺寸的控制會藉由添加劑的添加來加以掌控,使其晶粒的直徑大小可以小於入射光波長,儘可避免相近,讓入射光散射降至最低。
 

圖十六、透明氧化鋁陶瓷的晶界雙折射
 
3. 單晶Sapphire
根據市調機構Yole針對2″ Sapphire基板的售價趨勢分析可知(圖十九),其裸棒(1 mm厚)與Wafer的售價於2012-2Q分別為5與11美元,由此可見,若選用單晶氧化鋁(Sapphire)做為LED封裝基板時,必須付出相當高的成本,故目前Sapphire的主要用途仍是做為LED襯底基板,並進行GaN長晶及相關製程,以製作成LED晶片。最常見的Sapphire晶體生長方法有柴氏長晶法(Czochralski Method; CZ)、熱交換器法(Heat Exchanger Method; HEM)、水平直接固化法……以上內容為重點摘錄,如欲詳全文請見原文
 
作者:鄭景太 
★本文節錄自「工業材料雜誌325期」,更多資料請見:https://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=11605

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