兼具成本/設計優勢 COB異軍突起

作者: 林苑晴
2010 年 05 月 19 日

COB(Chip on Board)封裝為高功率發光二極體(LED)封裝技術的新寵,兼具低熱阻、高成本效益、設計彈性高、混光均勻、畫質清晰無重影等諸多優勢,遂吸引科銳(Cree)、飛利浦(Philips) Lumileds、夏普(Sharp)、Citizen等大廠爭相投入,惟發光效率與散熱問題待解,將為目前廠商戮力改善的方向。
 




齊瀚光電副總經理吳世民表示,COB封裝具備成本、應用便利性與設計多樣化優勢,將成為市場主流趨勢。



齊瀚光電副總經理吳世民說明,不同於傳統高功率5瓦的LED光源須採用五顆1瓦LED晶片封裝成五顆LED元件,高功率COB封裝係將五顆1瓦LED晶片封裝在單一晶片中,因此需要的一次光學透鏡將從五片縮減為一片,有助於縮減材料、系統成本,進而可節省組裝人力成本。此外,高功率COB封裝僅需單顆高功率LED即可取代多顆1瓦(含)以上LED封裝,由於體積更小,致使燈具外觀設計更多樣化;且高功率COB亦可將紅綠藍光LED封裝在單一晶片中,因此可達極高的混光均勻性。
 



相較於中低功率LED,高功率LED面臨更多的散熱考驗,吳世民指出,COB封裝將為大勢所趨,然降低熱阻改善散熱效能,以提升LED可靠度,以及降低一次光學透鏡光線折射造成的熱能,藉此提升取光能力,為產業界致力突破的技術瓶頸。為能持續提升發光效率,降低垂直方向熱阻及熱密度將成為設計重點,此須借助COB封裝基板技術達成。
 



現階段產業界主要的COB封裝基板技術區分為傳統FR4基板、金屬基印刷電路板(MCPCB)基板、陶瓷基板和特殊MCPCB基板四大類,各有優劣勢。過去業界傾向選用陶瓷基板技術,主因是散熱性能佳,以及與LED晶片的膨脹係數相符,受熱膨脹時,晶片才不至於因膨脹係數不同導致拉扯,產生破裂的情況,不過最為人所詬病之處在於其為陶瓷材質,因此當LED燈鎖在燈座上時,容易在鎖螺絲時發生破裂。吳世民認為,MCPCB基板經加入介電層(PP)後已逐步改善散熱效能,加上為鋁金屬材質基板,具有延展性,因此可避免陶瓷基板易損壞的弊病,可望成為市場主流。
 



另一方面,為擺脫COB設計複雜造成亮度不夠的缺陷,一次光學透鏡的開發將為COB封裝亮度勝出的關鍵。吳世民提到,多次折射會使光能轉換成熱能,造成光輸出量減少和熱能提升,因此一次光學透鏡的功能即可改變發光角度為90~150度,有助於提高取光效率達10~20%;此外,一次光學透鏡材質的選擇也是關鍵,現今塑膠、玻璃與矽膠為常用材質,廠商可視不同應用需要調整選用。

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