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ERICHSEN刮刀式塗佈機於LED產業之應用

  • 周維棻

螢光膜固態製程同時適用於垂直及水平LED架構,直接覆蓋發光區域,不會有側面漏光問題;適合路燈、車燈等高功率LED。

在LED工廠中,生產的主要步驟為清洗-裝架-壓焊-封裝-銲接-切膜-裝配-測試-包裝;而對白光LED來說,封裝工藝尤為重要。封裝製程是將螢光粉塗敷在晶片上,塗敷量的多少、螢光粉分布的均勻性與成本和出貨品質息息相關,是讓廠商們頭痛的課題。由於螢光粉的專利掌握在國外公司手上,寡佔的結果使得價格居高不下,動輒以克為單位來計價,總生產成本一直無法壓低。

目前市面上無論黃光或白光LED,都是透過螢光粉將波長轉換為目視可見的黃光或白光。最常見的生產方式是一次調配10cc,經過多次攪拌達到均相,期間包含多次脫泡,以確保調配出來的結果完全密實不含氣泡與瑕疵。接著再將之灌注於點膠機中,將準備好的發光二極體晶片放在點膠機檯面上,作業員設定好機器後點膠機就靠著後端的氣壓控制穩定而定量的將調製好的膠滴定在晶片上。上注膠頭移動的速度與時間,一台點膠機製作3K大約需1.5小時。

目前的問題在於市面上無論配方為何,螢光粉在膠體中的懸浮性並不佳,且螢光粉的懸浮壽命僅有5分鐘,隨著時間過去膠體裡的螢光粉開始沉澱,導致同一批生產的LED中螢光粉含量都有些微差異,造成每一顆LED的色溫均不相同。LED製造商必須花大筆預算購入分光光譜儀逐一檢測LED,再根據量測結果將LED依色溫分類,讓採購單位依色溫需求進行訂購。

這樣的製程在生產機器上(定量氣壓機加點膠機)要花費新台幣200~300萬元,所需至少3個人力,生產3K需要1.5小時,產量不算高。若採用螢光粉固態製程,將液體的光學膠與螢光粉製作成薄膜,其配置過程相同,但成膜後可以留下庫存,需要的時候再拿出來使用。

LED螢光粉製膜與傳統點膠製程上的優勢諸如,藍色晶片大量封裝後,由LED螢光膜轉印成白色,可以大量Cost Dow並降低風險;螢光體由點膠注入轉換成貼附,使用量減少節省成本,增加單價上的競爭力;產能提升,以2x2 mm的晶片來說,一張A4大小的固態螢光膜能提供給15.5K的晶片使用;傳統點膠製程因為懸浮特性導致在過程中螢光粉下沉,容易造成色溫不均一,螢光膜製程過程短短幾十秒在尚未下沉即結束,色溫度的一致性;減少投資成本降低風險。因此,固態製程就成為諸多優點考量下應運而生的生產方式。

資商貿易所代理的ERICHSEN電動塗佈機,製作所需時間不過數秒,螢光粉來不及沉澱,其產生的均勻色溫在不特定條件之下有100K以內的表現,相較於進口薄膜毫不遜色,更遑論特定控制條件下會有更佳的結果。該機台操作僅需一人,其生產效率更是現行生產方式的數倍,光學膠的利用率更高達9成以上。

最重要的是,設備費用不到新台幣70萬元,產量、色溫都能精準控制,更可以一批生產多張保存供日後使用。以上製程,已經於道康寧、明基、長興以及日東等螢光膠供應商得到證實。資商貿易將於2016台北國際光電週(南港展覽館J區 406A攤位)實機展出,歡迎蒞臨現場試做。