表面封装型LED散热与O2PERA

　　由于Au-Sn薄层化可以降低接合部的温度差，同时有效促进热的流动，因此业界普遍认为未来散热设计，势必要求接合剂必需具备高热传导性，与可以作薄层化接合等基本特性。

　　今后散热设计与封装构造

　　随着散热设计的进化，LED组件厂商的研究人员开始检讨LED Lamp至筐体的热传导，以及筐体至外部的热传导可行性;组件应用厂商与照明灯具厂商则应用实验与模拟分析进行对策研究。

　　有关热传导材料，封装材料正逐渐从树脂切换成金属与陶瓷材料。此外LED芯片接合部是阻碍散热的要因之一，因此上述薄形接合技术被视为今后检讨课题之一。

　　有关提高筐体至外部的热传导，目前大多利用冷却风扇与散热鳍片达成散热要求。不过基于噪音对策与窄空间化等考虑，照明灯具厂商大都不愿意使用热交换器，因此必需提高与外部接触面非常多的封装基板与筐体的散热性，具体方法例如利用远红外线在高热传导性铜层表面，形成可以促进热放射涂抹层的可挠曲散热膜片(film)。

　　根据测试结果证实可挠曲散热膜片的散热效果，比大小接近膜片的散热鳍片更高，因此研究人员检讨直接将可挠曲散热膜片黏贴在封装基板与筐体，或是将可以促进热放射涂抹层，直接设置在装基板与筐体表面，试图藉此提高散热效果。

　　有关封装结构，必需开发可以支持LED芯片磊晶(flip chip)接合的微细布线技术;有关封装材料，虽然氮化铝的高热传导化有相当进展，不过它与反射率有trade-off关系，一般认提高热传导性比氮化铝差的铝的反射特性，可以支持LED高输出化需要，未来可望成为封装材料之一。

O2PERA结构的SMD-LED设计

　　如上所述LED的封装从光学构造观点而言，可以分成两种型式分别是：

　　(1)整体由透明树脂构成(炮弹型、Piranha型)。

　　(2)利用高反射白色树脂包覆的表面封装型(SMD： Surface Mount Device)。

　　(3)使用金属的镜面反射面型。

　　近年基于可靠性、成本、组装作业性等考虑，第(2)项的SMD型的应用大幅增加。图12(a)是SMD型LED的封装结构，如图所示它是由白色高扩散反射材料制成的筐体，与金属导线架构成凹状结构，LED芯片透过Mount与Wire Bonding，固定在该凹状结构底部上方的导线架，凹状结构则包覆透明环氧树脂。

　　光线从表面平坦透明材料透过空气的光取出效率可以利用图13作说明。对折射率n>1的环氧树脂等透明材料，与折射率n=1的空气界面而言，从透明材料入射的光线，它的入射角比临界角ψc(从法线的角度)更大时，入射光会全反射再折返透明材料侧，入射角比临界角ψc更小的光线，会以部份入射能量反射折返，其它则通过空气侧，如果换成三次元方式，顶角为ψc时只有碗杯内侧的光线可以取出至外部。

　　图14(a)是传统SMD封装的断面图，如图所示从LED芯片取出朝碗杯内直接放射的光线(光线1)可以穿透空气侧，不过碗杯外的直接放射光线(光线2，3)不是过碰到白色树脂的扩散反射面，就是在空气与环氧树脂之间的界面全反射。

　　理论上内部结构的反射率为100%，透明树脂的吸收应该是零 ，如果忽略芯片的吸收 ，无限次反复进行反射 ，从封装的光取出效率也应该是100%，然而实际上透明树脂会吸收，反射率也不可能100%，加上导线架的加工面与芯片旁的银胶表面反射率都不尽理想，因此要提高封装的光取出效率，尽量以少次数高效率反射成为重要课题。