關鍵詞：封裝
摘要：相較於LED 晶粒(die)的高效能特性，目前多數的封裝方式很明顯地無法滿足今時與未來的應用需求。對於HB LED的封裝廠商來說，一個主要的挑戰來自於熱處理議題。這是因為在高熱下，晶格會產生振動，進而造成結構上的改變(如回饋迴路變成正向的)，這將降低發 光度，甚至令LED無法使用，也會對交錯連結的封入聚合體(encapsulating polymers)造成影響。
2011年，高亮LED一直存在很多技術瓶頸!高亮度LED(High-brightness Light Emitting Diodes;HB LED)的出現，在照明產業中掀起了一股狂潮。相較於傳統的白熱燈泡，HB LED因具備了更省電、使用壽命更長及反應時間更快等主要優點，因此很快的搶佔了LCD背光板、交通號誌、汽車照明和招牌等多個市場。
HB LED的主導性生產技術是InGaN，但此技術仍有一些瓶頸需要克服，目前掌握前瞻技術的業者紛紛針對這些瓶頸提出新的解決方案，希望能進一步拓展HB LED的市場。這些瓶頸中以靜電釋放(electrostatic discharge;ESD)敏感性和熱膨脹係數(thermal coefficient of expansion ;TCE)為兩大議題，其困難如下所述：
熱處理(Thermal Management)
相較於LED 晶粒(die)的高效能特性，目前多數的封裝方式很明顯地無法滿足今時與未來的應用需求。對於HB LED的封裝廠商來說，一個主要的挑戰來自於熱處理議題。這是因為在高熱下，晶格會產生振動，進而造成結構上的改變(如回饋迴路變成正向的)，這將降低發 光度，甚至令LED無法使用，也會對交錯連結的封入聚合體(encapsulating polymers)造成影響。
僅管一些測試顯示，在晶粒(die)的型式下， 即使電流高到130mA仍能正常工作;但採用一般的封裝后，LED只能在20mA的條件下發光。這是因為當晶元是以高電流來驅動時，所產生的高熱會造成銅 導線框(lead-frame)從原先封裝好的位置遷移。因此在晶元與導線框間存在著TCE的不協調性，這種不協調性是對LED可靠性的一大威脅。
靜電釋放(ESD)
對電子設備的靜電損害 (Electrostatic damage;ESD)可能發生在從製造到使用過程中的任何時候。如果不能妥善地控制處理ESD的問題，很可能會造成系統環境的失控，進而對電子設備造成 損害。InGaN 晶粒一般被視為是"Class 1"的設備，達到30kV的靜電干擾電荷其實很容易發生。在對照試驗中，10V的放電就能破壞Class 1 對ESD極敏感的設備。研究顯示ESD對電子產品及相關設備的損害每年估計高達50億美元，至於因ESD受損的LED則可能有變暗、報銷、短路，及低Vf (forward voltage)或 Vr(reverse voltage)等現象。
以Submount技術突破瓶頸
為了突破這些InGaN LED瓶頸，CAMD公司提出一項特殊的解決方式。採用與醫學用生命支持設備相同的技術，CAMD發展出一種硅載體(Silicon Carrier)或次黏著基台(Submount)，以做為InGaN晶元與導線框之間的內部固著介質;當透過齊納二極體(Zener Diodes)來提供ESD保護的同時，這種Submount設計也能降低TCE不協調性的衝擊。
這樣做還有一些明顯的好處：以Submount粘著焊球，可以使LED晶粒緊密地與Submount接合在一起，再經由打線連接到導線框。這種方式能降低因直接打線到LED晶粒所產生的遮光影響。
在圖一所示的Submount兩邊都有綠色的矩 形區域，這是打線的區域。此外，因為Submount是一個光滑的硅表面，其上是鋁金屬層，因此能將一般損失掉的光度有效的反射出去。圖一中的覆蓋了大部 分Submount的藍色區域，即是高反射性的鋁金屬層，它的作用猶如LED的一面反射鏡。
在LED的背面一般以金覆蓋，以提供最佳化的熱傳導，以及晶元與導線框、銅散熱器的高度接合度。
結論
HB LED已開始取代消費性及工業應用的傳統照明解決方案，但要讓LED發揮最大照度，仍得克服一些瓶頸，例如在高熱下，封裝晶格會振動甚至遷移，以及因 ESD的損害而讓LED有變暗、報銷及短路等現象。本文所提到的Submount封裝技術，可以有效的解決LED發光、散熱及導電等問題，並能提供ESD 保護，是一個值得推廣的解決方案。
