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   近年來，隨著 LED的生產技術發展一日千里，令其發光亮度提高和壽命延長，加上生產成本大幅降低，迅速擴大了LED的應用市場，如消費產品，訊號系統及一般照明等，於是其全球市場規模快速成長。2003年全球LED的市場約 44。8億美元（高亮度發光二極管市場約 27億美元），較 2002年17年成長。3％（高亮度發光二極管市場成長 47％），乘著手機市場繼續增長之勢，預測 2004年仍有14。0％的成長幅度可期。

目前手機，數字相機，掌上電腦等背光源所使用之白光LED的採用藍光單芯片加YAG激光螢光而成。隨著手機閃光燈，大中尺寸（注，液晶電視等）顯示屏光源模塊以至特殊用途照明系統之應用逐漸增多。末來再擴展至用於一般照明系統設備，採用白光LED的技術之大功率（豪鵬）的LED市場將陸續顯現。在技術方面，現時遇到最大挑戰是提升及保持亮度，若再增強其散熱能力，市場之發展深具潛力。

ASM的在研發及生產自動化光電組件封裝設備上擁有超過二十年經驗，業界現行有很多種提升LED的亮度方法，無論從芯片及封裝設計層面，至封裝工藝都以提升散熱能力和增加發光效率為目標。在本文中，就LED的封裝工藝的最新發展和成果作概括介紹及討論。

芯片設計

從芯片的演變歷程中發現，各大LED的生產商在上游外延技術上不斷改進，如利用不同的電極設計控制電流密度，利用ITO導電薄膜技術令通過發光二極管的電流能平均分佈等，使LED的芯片在結構上都盡可能產生最多的光子。再運用各種不同方法去抽出發光二極管發出的每一粒光子，如生產不同外形的芯片，利用芯片周邊有效地控制光折射度提高LED的取光效率，研製擴大單一芯片表面尺寸（“二平方毫米）增加發光面積，更有利用粗糙的表面增加光線的透出等等。有一些高亮度的LED芯片上的pn兩個電極的位置相距拉近，令芯片發光效率及散熱能力提高。而最近已有大功率發光二極管的生產，就是利用新改良的激光溶解（Laserlift斷）及金屬黏合技術（metalbonding），將發光二極管外延晶圓從砷化鎵或氮化鎵長晶基板移走，並黏合到另一金屬基板上或其它具有高反射性及高熱傳導性的物質上面，幫助大功率的LED提高取光效率及散熱能力。

封裝設計

經過多年的發展，垂直的LED燈（φ3mm，φ5mm）和貼片燈（表面貼裝發光二極管）已演變成一種標準產品模式。但隨著芯片的發展及需要，開拓出切合大功率的封裝產品設計，為了利用自動化組裝技術降低製造成本，大功率的貼片燈亦應運而生。而且，在可攜式消費產品市場急速的帶動下，大功率LED的封裝體積設計也越小越薄以提供更闊的產品設計空間。

為了保持成品在封裝後的光亮度，新改良的大功率貼片器件內加有杯形反射面，有助把全部的光線能一致地反射出封裝外以增加輸出流明。而蓋住的LED上圓形的光學透鏡，用料上更改用以矽封膠，代替以往在環氧樹脂（環氧樹脂），使封裝能保持一定的耐用性。

封裝工藝及方案

半導體封裝之主要目的是為了確保半導體芯片和下層電路間之正確電氣和機械性的互相接續，及保護芯片不讓其受到機械，熱，潮濕及其它種種的外來衝擊。選擇封裝方法，材料和運用機台時，須考慮到LED的外延的外形，電氣 /機械特性和固晶精度等因素。因的LED有其光學特性，封裝時也須考慮和確保其在光學特性上能夠滿足。

無論是垂直的LED或貼片封裝，都必須選擇一部高精度的固晶機，因LED的芯片放入封裝的位置精準與否是直接影響整件封裝器件發光效能。如圖 1示，若芯片在反射杯內的位置有所偏差，光線未能完全反射出來，影響成品的光亮度。但若一部固晶機擁有先進的預先圖像辨識系統（PRSystem），儘管品質參差的引線框架，仍能精準地焊接於反射杯內預定之位置上。

一般低功率LED的器件（如指示設備和手機鍵盤的照明）主要是以银浆固晶，但由於银浆本身不能抵受高溫，在提升亮度的同時，發熱現象也會產生，因而影響產品。要獲得高品質高功率的發光二極管，新的固晶工藝隨之而發展出來，其中一種就是利用共晶焊接技術，先將芯片焊接於一散熱基板（soubmount）或熱沉（散熱片）上，然後把整件芯片連散熱基板再焊接於封裝器件上，這樣就可增強器件散熱能力，令發光功率相對地增加。至於基板材料方面，矽（矽），銅（銅）及陶瓷（陶瓷）等都是一般常用的散熱基板物料。

共晶焊接
技術最關鍵是共晶材料的選擇及焊接溫度的控制。新一代的氮化銦鎵高亮度發光二極管，如採用共晶焊接，芯片底部可以採用純錫（錫）或金錫（金錫）合金作接觸面鍍層，芯片可焊接於鍍有金或銀的基板上。當基板被加熱至適合的共晶溫度時（圖 5），金或銀元素滲透到金錫合金層，合金層成份的改變提高溶點，令共晶層固化並將 LED的緊固的焊於熱沉或基板上（圖 6）。選擇共晶溫度視乎芯片，基板及器件材料耐熱程度及往後的SMT回焊制程時的溫度要求。考慮共晶固晶機台時，除高位置精度外，另一重要條件就是有靈活而且穩定的溫度控制，加有氮氣或混合氣體裝置，有助於在共晶過程中作防氧化保護。當然和银浆固晶一樣，要達至高精度的固晶，有賴於嚴謹的機械設計及高精度的馬達運動，才能令焊頭運動和焊力控制恰到好處之餘，亦無損高產能及高良品率的要求。

進行共晶焊接工藝時亦可加入助焊劑，這技術最大的特點是無須額外附加焊力，故此不會因固晶焊力過大而令過多的共晶合金溢出，減低​​ LED的產生短路的機會。。

覆晶（倒裝）焊接

覆晶焊接近年被積極地運用於大功率LED的制程中，覆晶方法把GaNLED芯片倒接合於散熱基板上，因沒有了金線焊墊阻礙，對提高亮度有一定的幫助。因為電流流通的距離縮短，電阻減低，所以熱的產生也相對降低。同時這樣的接合亦能有效地將熱轉至下一層的散熱基板再轉到器件外面去。當此工藝被應用在SMDLED，不但提高光輸出，更可以使產品整體面積縮小，擴大產品的應用市場。

在覆晶LED的技術發展上有兩個主要的方案：一是鉛錫球焊（Solderbumpreflow）技術，另一個是熱超聲（熱超聲）焊接技術。鉛錫球焊接（圖 10）已在集成電路封裝應用多時，工藝技術亦已成熟，故在此不再詳述。

針對低成本及低線數器件的生產，熱超聲覆晶（Thermosonicflipchip）技術（圖 11）尤其適用於大功率LED的焊接。以金做焊接的接口，由於金此物本身熔點溫度較鉛錫球和银浆高，對固晶後的制程設計方面更有彈性。此外，還有無鉛制程，工序簡單，金屬接位可靠等優點。熱超聲覆晶工藝經過多年的研究及經驗累積，已掌握最優化的制程參數，而且在幾大的LED生產商已成功地投入量產。

足生產線使用外，其餘大量的（如芯片粘片機，引線焊接機，測試機，編帶機）等自動化設備還全都依賴進口。

發展我國 LDD的裝備業的具體建議方案

建議國家在支持的LED技術與產業發展中，把材料與工藝設備作為發展的基礎和原動力加以支持。在發展的LED技術與產業的過程中，建議我國走引進，消化，吸收，創新，提高的道路。具體方案如下：在國家支持下，通過國家，LED的生產企業和設備及材料製造業三方聯合，建立具有孵化器功能的中國 LED的設備，材料，製造及應用聯合體。

為在短時間內掌握並提高設備製造水平，帶動我國中高檔的LED產業發展，建議由聯合體共同籌措資金（國家 50％，設備研製單位 15％，芯片製造與封裝技術研究單位 15％的LED芯片製造與封裝企業 20％）建設一條完整的LED的芯片製造與封裝示範生產線。該示範線以解決設備研製與工藝試驗，LED的產品製造工藝技術研究與驗證，實現工藝技術與工藝設備成套供應為已任。凡參與該示範建設的單位，有權無償使用該生產線進行相關產品，技術和產業化研究與試驗，特別是LED的產品生產單位，可優先優惠得到相關研究與產業化成果。

針對該示範線，實施三步走的戰略，最終實現的LED生產設備商品化和本土化（詳見設備國產化方案表二）。第一步：利用兩年左右的時間，對一些關鍵設備進行國產化（國家給予一定的獎金支持）;對於國內已經具有一定基礎且具有性價比優勢的普通設備則利用市場競爭原則，採取准入制擇優配套（通過制訂標準）;對於部分難度較大，短期內國產化不了的設備，國家應安排攻關，並完成生產型ɑ樣機開發。第二步，從本方案實施的第三年起，第一步中涉及到的前兩類設備重點解決生產工藝的適應性，生產效率，可靠性，外觀及成本等問題，具備國內配套及批量供應能力，攻關類設備完成生產型樣機商業化（γ型機）開發。第三步，從本方案實施的第五年起，第一及第二步中涉及到的所有設備具備國際競爭能力，除滿足國內需求外，要佔領一定的國際市場;攻關設備能夠滿足產業化生產要求並具備批量供應能力。