改变封装技术，LED照明可靠性大增

　　随着蓝光和白光发光二极管（LED）在1990年大举迈向实用化阶段后，无论是利用LED所进行的全彩显示，或是在近年来社会大众对节能议题所展现的高度重视下，LED所普及到的智慧型手机、个人电脑（PC）、电视背光、照明、白色家电产品或交通号誌等多样化的产品应用领域愈来愈广。为满足市场需求，业界针对各种产品系列，包括能够实现高演色性与高可靠性的照明用LED、以PICOLED为代表产品的小型薄型LED，以及车用客製化色彩LED等倾注了相当的研发资源。

　　照明用白光LED产值急遽成长

　　受到世界节能趋势以及日本东北大地震所引发的节能意识高涨，日本市场对于照明用白光LED的需求量大增，促使LED照明市场产值正不断急遽成长，然而，若要让照明光源完全从传统的白炽灯泡照明方式转换为LED照明，在产品特性上仍有些亟待解决的问题存在，其中，业界研发重点尤以LED灯的高演色性与高可靠性为主，以下将分别就业者针对高Ra值与发光效率的技术做分享。

　　兼顾高Ra值与发光效率

　　平均演色性评价指数（Ra）就是光源使物体表现或重现真实颜色的一种指数，指数愈高，代表颜色重现性愈佳（太阳光的Ra为100），市场上期盼照明用白光 LED能够兼具高发光效率与高演色性（Ra≧80），但发光效率与Ra值两者之间却存在着效益权衡（Trade-off）特性（图1）。由于市场上对于发光效率有更高的要求，因此目前市场上多为Ra≒70的高发光效率LED。

　　图1 发光效率与Ra值间具效益权衡。

　　一般白光LED灯的封装结构係将蓝光LED晶片安装在基板上，再以含有萤光体的树脂进行封装。在LED元件的发光色（蓝色）与萤光体的发光色（黄色、红色或绿色等）混合后，便会形成白光。

　　从发光效率的观点上来看，一般大多以蓝光+黄光来形成白光，但这样会造成红光的重现性不佳，因此不适合照明用途。一般所採用的解决方法就是增加红光的成分，藉此改善红光的重现性，但如此会有导致发光效率不理想的问题。

　　为兼顾高发光效率与高Ra值，业者将萤光体有效率地配置于封装内部，以两全其美的技术做为解决对策，成功地研发出Ra≧80且发光效率极高的产品（图 2）。该系列产品无论在Ra或R9（红色）指数上的表现均十分良好，与Ra值相同的其他厂牌产品相较之下，该系列产品的R9值更高，红色的重现性也更佳 （图3）。随着此项技术的突破，LED灯不但能降低色度的不均，还能因应更细緻的色度等级。

　　图2 业界已研发出兼顾高发光效率与高Ra值的产品。

　　图3 新一代LED的红色（R9）值表现已大幅提高。

　　高可靠度

　　近年来，市场上对于可靠性的相关需求也变得日益高涨。尤其是由于LED封装反射率较高，一般大多採用镀银的方式，不过银会因为硫化（因与硫磺产生反应而变黑的一种现象）而造成LED光束劣化，该现象对于户外LED灯造成严重问题，因此各家厂商莫不提出各种镀银方案的因应对策，但目前此问题仍无法完全获得改善。

　　有鑑于此，业界捨弃镀银方式，改採镀镍/镀金的方式。将LED封装镀银改为镀镍/镀金后，虽然会导致成本增加，并因反射率的降低而造成发光效率不佳，但经由封装结构的改善后，目前这些问题都已成功地被克服。

　　新封装结构既能维持高发光效率，又能实现高可靠性的LED发光表现，该系列产品即使在硫化试验中也展现出绝佳的表现，可完全避免光束劣化的现象。

　　LED小型/薄型化

　　随着行动装置体积轻薄短小化，市场上对于小间距产品的需求逐年强烈，零件也面临着更多降低高度及缩小尺寸之要求。此外，由于户外全彩显示装置大多採用LED，为提高表现效果，全彩型LED封装亦朝向更高密度发展（图4）。

　　图4 全彩型LED封装朝向更高密度发展。

　　以ROHM为例，其自1996年开始生产SMD型LED以来，每年不断地朝向产品小型与薄型化迈进，2007年成功地展开世界最小最薄产品 -1006（0402英吋（inch））（t=0.2毫米（mm））尺寸「PICOLED系列」量产，目前更成功地研发出0603（0201英吋）尺寸的「PICOLED-mini」（图5）。以下详述LED照明产品以小型薄型封装的重要关键技术。

　　图5 微型化LED晶片

　　元件技术

　　为让封装更小、更薄，内部的LED元件也必须同时採用小型薄型规格。因此，业者从晶圆上的发光层成膜到晶片化均採用自行研发的製程技术，终于成功地将磷化铝镓铟（AlGaInP）发光LED的元件尺寸缩小至边角0.13毫米（mm）、厚度t=50微米（μm），一举实现小型化目标。

　　铸模技术

为确保产品的强度，业者提出针对半导体元件进行树脂封止的加工方法。树脂封止加工係採用移转成形（Transfer Mo