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      專注行業(yè)ERP管理軟件十幾年，成就發(fā)展夢(mèng)想 
    		
        
    
      
    
         
        
    
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    封裝技術(shù)與材料推動(dòng)LED發(fā)光效能
    		
                          
    
                            
                    
    
                        
    
                          
                            
    
                              
                            
    
                              
                        
    
                      
    
                          
    
                            

    
                                    
                                 
                                    作者：宏拓新軟件
                            
    		
                          
    
                            
    
                              
    
                                  
         發(fā)布日期：2008-02-27         
    		
                              
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                                        LED照明的革命性變遷，就像真空管到晶體管，及CRT到Flat Panel Display是革命性的突破一樣，照明從1980年開始是一個(gè)很大的革命，自1830年愛迪生發(fā)明燈泡，到目前為止，大部分還是氣體放電，將近100多年，一直沒有太大的改變，雖然效率有所提升，但在基本的材料技術(shù)上并沒有多太多的變化，但是在固態(tài)照明（Solid State Light）出現(xiàn)后，才是照明技術(shù)真正的革命性的突破，所以看待固態(tài)照明這樣的變化，就像晶體管及Flat Panel Display都是跨革命的成就。
         
         　　因?yàn)榧夹g(shù)與材料的突破，整個(gè)照明產(chǎn)業(yè)慢慢的起了微妙的變化。在過去，提到照明組件業(yè)者，大家會(huì)想到GE、歐司朗（OSRAM）、飛利浦等，這些都是生產(chǎn)照明組件相當(dāng)大的業(yè)者之一，但是固態(tài)照明被開發(fā)出來后，產(chǎn)業(yè)就出現(xiàn)一些改變，例如，飛利浦（Philips）和Aglent合資成立了Lumileds，而Osram就成立了Osram照明等新公司慢慢向半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)傾斜。
         
         ■2007年高亮度LED市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到1,200億
         
         　　全球2005年LED市場(chǎng)規(guī)模大概在新臺(tái)幣1,700億元左右，可見光（Visible）LED的市場(chǎng)比例大約占了68％，另外的32％的市場(chǎng)比例屬于紅外光。2003年∼2007年間，紅外光的市場(chǎng)年平均規(guī)模約在新臺(tái)幣500∼600億元左右，但可見光的市場(chǎng)規(guī)模，因?yàn)楦吡炼鹊某砷L(zhǎng)，將會(huì)從2003年的928億元成長(zhǎng)到2007年的1,500億元，而整個(gè)Growth Rate的部分，可見光 LED 5年年平均大概是在12％左右，Infrared則是相當(dāng)穩(wěn)定的維持在5％，整體LED的市場(chǎng)成長(zhǎng)率約在10％左右。
         
         　　在市場(chǎng)中成長(zhǎng)幅度最大的是屬于高亮度（High Brightness）LED，在2004年的1,600億元市場(chǎng)規(guī)模中，高亮度LED的部分大約為800億元左右，預(yù)計(jì)到2007年的時(shí)候，將成長(zhǎng)到1,200億元的市場(chǎng)規(guī)模。
         
         　　目前一般對(duì)于高亮度的定義，仍舊是指發(fā)光亮度在8流明以上、以4元發(fā)光材料生產(chǎn)的LED，例如AlGaInN、GaN等，每年平均成長(zhǎng)率（Average Growth Rate）大概是在14％左右，另外，在一般亮度的LED市場(chǎng)成長(zhǎng)的部分，預(yù)計(jì)在未來將維持相當(dāng)平穩(wěn)300億元規(guī)模的市場(chǎng)規(guī)模，不容易有大幅度成長(zhǎng)或衰退的情況。
         
         　　Mobile phone是帶動(dòng)高亮度 LED成長(zhǎng)的一個(gè)重要?jiǎng)恿Γ瑥?003∼2005年，高亮度LED有相當(dāng)大成長(zhǎng)在Mobile phone這個(gè)應(yīng)用上應(yīng)用，目前手機(jī)上的背光源及按鍵燈源大多都是使用高亮度LED。
         
         　　不過，到2005年為止，高亮度 LED在手機(jī)上的應(yīng)用已經(jīng)到了一個(gè)成長(zhǎng)瓶頸，由于LED的發(fā)光效率愈來愈高，所以，未來使用的LED的數(shù)量反而會(huì)越來越少，甚至價(jià)格也越來越激烈。在應(yīng)用用途上，除了會(huì)因?yàn)檎障喙δ芏黾右粋�(gè)閃光用LED以外，基本上市場(chǎng)的規(guī)模已經(jīng)到了飽和的程度，預(yù)計(jì)2005年約為450億元，與2004年相差無幾，相信未來這兩年不會(huì)有太大的變化。
         
         　　對(duì)于未來的發(fā)展，大多數(shù)人最看好、成長(zhǎng)速度最快的應(yīng)該是車用市場(chǎng)，不過，以目前的應(yīng)用狀況來看至少還需要二、三年才能普及到整個(gè)市場(chǎng)�，F(xiàn)在整體使用LED為光源的大概還是概念車，但基本上，就發(fā)展的趨勢(shì)來看，從汽車的內(nèi)裝到外部燈源在未來將是很大的一塊市場(chǎng)。
         
         ■高亮度LED將搶占白熱燈泡照明市場(chǎng)
         
         　　對(duì)于白光High Power LED來說，照明市場(chǎng)將會(huì)是非常大的一個(gè)市場(chǎng)，預(yù)計(jì)在3∼5年后達(dá)到一個(gè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模，預(yù)估 2005年的照明市場(chǎng)規(guī)模，約在130億美元（新臺(tái)幣4,000億元）左右，雖然白光High Power LED的5年市場(chǎng)規(guī)模總額達(dá)到了4億美元（新臺(tái)幣120億元），但是相對(duì)于整個(gè)照明的市場(chǎng)來說，還是非常的小。
         
         　　以發(fā)光亮度及效率來看，雖然LED的效率是高于白熱燈泡（白熱燈泡大概8∼10流明／瓦），但是，就發(fā)光亮度來看還是低于熒光燈或者鹵素?zé)簟２贿^，單純Replace白熱燈的市場(chǎng)就已經(jīng)是一個(gè)相當(dāng)大的市場(chǎng)，2005年全球總規(guī)模約130億美元的照明市場(chǎng)中，白熱燈泡的比例約占了27％白熱燈泡，所以在照明的這一項(xiàng)應(yīng)用中，白光High Power LED是有相當(dāng)?shù)氖袌?chǎng)發(fā)展空間。
         
         　　而就燈源的取代角度來看，以目前LED的技術(shù)以及價(jià)格情況，在10流明／瓦以下的應(yīng)用，LED有立即取代的條件，例如紅綠燈、小型燈泡等等的應(yīng)用。
         
         ■2007年預(yù)計(jì)可降到0.02美元／流明
         
         　　從（圖五）可以看出LED成本與發(fā)光效率的演變，在過去20年中LED的發(fā)光效率一直維持很穩(wěn)定且快速的進(jìn)步，而在流明價(jià)格比的方面，也是維持在一定的減低速度，以2005年來講，大約0.2美元／流明，2006、2007年預(yù)計(jì)可以降到0.02美元／流明，如果期望應(yīng)用在照明市場(chǎng)，最終降到0.01美元／流明，在未來的幾年內(nèi)是很有可能的，在中國(guó)大陸是以節(jié)能為目標(biāo)也極力的在推動(dòng)LED的照明，目標(biāo)在2007年達(dá)到0.02美元／流明。所以可以說，價(jià)格是技術(shù)進(jìn)步的原動(dòng)力，因?yàn)榧夹g(shù)永遠(yuǎn)比不上價(jià)錢上的壓力。 
       &

    


    
封裝技術(shù)與材料推動(dòng)LED發(fā)光效能
    

    

    

    
作者：佚名 文章來源：不詳 點(diǎn)擊數(shù)：

 66 更新時(shí)間：2007-9-21 21:26:34 | 【字體：小 大】
    

    


    


    


    


    




    




    		


    


    




    




    nbsp; 
         　　就市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力而言，流明價(jià)格比降低的速度越快越好，但是要如何去做到，這是有相當(dāng)多的門坎存在，核心技術(shù)還是在LED封裝上面，雖然現(xiàn)在LED封裝制程已經(jīng)是相當(dāng)成熟了，但是，因?yàn)閮r(jià)格這樣的驅(qū)動(dòng)力量，使得LED的封裝包括材料等等都需要再做革命�！　�
         
         長(zhǎng)久以來，LED封裝的制程沒有太大的轉(zhuǎn)變，其實(shí)材料是很大的一個(gè)因素，因?yàn)榉庋b材料一直沒有革命性的突破。但是，在面對(duì)多樣化應(yīng)用的今天，LED封裝材料已經(jīng)開始進(jìn)行一些改善。
         
         ■熱處理是LED封裝的關(guān)鍵
         
         　　LED的亮度部分，材料是相當(dāng)重要的一個(gè)關(guān)鍵，不管是Epitaxy或芯片，先天上已經(jīng)決定了LED 50％的亮度，而另外的50％就會(huì)取決在LED的封裝技術(shù)及封裝材料。對(duì)于LED封裝來講，大家所追求的是怎樣把一個(gè)LED封裝流明數(shù)做得越大越好？
         
         　　經(jīng)過封裝的過程，一個(gè)LED能達(dá)到幾百個(gè)流明，這基本上不是一個(gè)很大的問題，主要的問題是如何去處理散熱，然后接下來，在產(chǎn)生這么大的流明后，如何維持他的流明，這又是另外一個(gè)問題，如果熱處理（Thermal Management）沒有做好的話，LED的亮度和壽命下降的會(huì)很快，所以對(duì)于LED來說，如何做到有效的可靠度和Thermal Management，是非常重要。
         
         　　因?yàn)槭謾C(jī)應(yīng)用市場(chǎng)的原因，這兩年臺(tái)灣高亮度LED發(fā)展的非�？�，這是因?yàn)槭謾C(jī)的應(yīng)用要求不是很高，所以，以今天臺(tái)灣的封裝技術(shù)而言，在手機(jī)上的應(yīng)用還是足以負(fù)荷的，但是，在未來面對(duì)戶外看板、車用外部燈源，這對(duì)臺(tái)灣的LED封裝業(yè)者來說就是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)，所以，從這方面來看，國(guó)外的LED大廠，在技術(shù)上還是有一些領(lǐng)先的地位。
         
         ■如何去消除因?yàn)樽非蟾吡炼人a(chǎn)生的Thermal
         
         　　在LED的PN Junction中，光的效率越高，相對(duì)的熱產(chǎn)生就會(huì)越少，但是很不幸的，大部分光的取出效率只有20∼30％，其它部分都變成熱了，Thermal Resistance Management是怎樣從Junction中所產(chǎn)生的熱送到LED封裝中的Pad，對(duì)于高取光效率封裝來說是很重要的一件事。
         
         　　而在這個(gè)過程中，怎么樣去消除LED的Temperature，不要造成太大的Thermal效應(yīng)，對(duì)于LED封裝來講，基本上都是在做Thermal的Conduction。而如何把Junction Temperature能夠降低（因?yàn)閷?duì)半導(dǎo)體來講最致命的就是Thermal），這是一
    個(gè)重要的課題。
         
         　　目前所有的LED封裝材料都是樹脂，樹脂1玻璃轉(zhuǎn)化溫度約在100∼120℃左右，在Maintain Junction Temperature時(shí)，最好不要超過100℃，如果超過110∼120℃，那么這樣的封裝就會(huì)有一些risk�！�
         
         　最近有一些新的封裝觀念和技術(shù)出現(xiàn)，例如Lumileds的Luxeon第二代k2，比LuxeonⅠ大幅提高了光功率。透過改量芯片，將光效能提高了10∼30％。而在溫度的方面將Junction Temperature由135℃提高至185℃。對(duì)材料的概念會(huì)被顛覆，所以說樹脂是不是最佳的LED封裝材料呢？在面對(duì)未來的應(yīng)用環(huán)境及產(chǎn)品，還有相當(dāng)多可以討論的地方，其實(shí)在整個(gè)LED封裝里面，如果可以利用玻璃或是其它材料的話，Junction Temperature還可以再做更好的控制。　　
         
         怎么去降低熱阻抗？實(shí)際上Flip芯片的封裝方式是一個(gè)很好的方式和例子，AlGaInP是一個(gè)非常不好的熱導(dǎo)體，差不多大概只有35℃左右而已，而GaN是一個(gè)比較好的熱導(dǎo)體，大概有200℃左右，利用Flip芯片的封裝方式可以把Thermal降到更低。在中可以看到，紅色的部分就是LED部分，大概有83℃左右的Junction Temperature，其實(shí)比較好的Thermal Solution還可以加上一片薄膜，例如加上一個(gè)Heat Sink。 
         
         　　而封裝業(yè)者就需要增加這樣的Solution給系統(tǒng)廠商，然而，對(duì)于這片Heat Sink如何去做optimum design，怎么去改變他們的形狀、高度、厚度，得到一個(gè)最佳的狀況？都可以利用軟件去做simulation。其實(shí)有一個(gè)不變的概念就是把Temperature Grading越均勻越好。升降的幅度不要過大，如果沒辦法很均勻的分散到LED封裝結(jié)構(gòu)上去，Grading如果比較大將會(huì)造成Junction Temperature比較高。
    		
                            
    
                        
    
                      
    
                            
    
                              
                            
    
                      
    
                          
                            
    
                              
                               
                            
    
                            
    
                              
                              
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