COB封裝LED可提升照明應用優勢
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在常見的環保照明光源應用方案，LED照明光源是相較其他照明方案，其節能特性更為顯著，同時片狀、顆粒狀的LED元件便於組裝設計新穎燈具，較傳統設計之燈具變化可以衍生更多設計風格，其中高功率白光LED是LED照明應用最常見的發光元器件，但白光LED仍存在發光均勻性、封裝材料壽命等問題，燈具設計必須針對晶片散熱、驅動電路進行改善...
全球持續汰用高能耗白熾燈的潮流正逐漸發酵，但禁用白熾燈後，對於日常照明應用需求，廠商大多將LED環保光源視為未來照明新興應用，紛紛投入資源進行照明用LED周邊技術研發。實際上白光LED照明應用仍有許多技術瓶頸需克服，像是發光均勻性、封裝材料壽命、散熱強化設計等技術限制，在照明應用的重點需求進行對應優化。
LED雖具元件優勢 照明應用仍需強化材料特性
在眾多照明應用技術中，LED照明技術方案之所以會被重視，關鍵在於LED的驅動電力低，光電轉換效率相當高，此外元件只要改善散熱與安裝環境，壽命也較一般傳統燈具更長，而LED發光材料、元器件要達到用戶習慣的照明應用，多半還需要開發周邊配套技術才能達到近似的照明效果，例如，需搭配二次光學處理光型、電子電路技術改善驅動穩定性、LED晶片製程改善開發高功率/高亮度表現模組或元器件產品，透過這些周邊技術整合，才能達到取代傳統照明應用需求的基本門檻，用戶還會以單位成本的嚴苛條件檢視導入LED日常照明應用的實用價值。
若從照明需求的產業層面檢視，在日常照明應用市場，用途較廣泛的白光型LED元器件，仍是各LED元件廠積極發展的產品項目，因為白光LED應用相當廣泛，小到手電筒、大到路燈/街燈使用的LED照明模組，都會用到高功率的白光LED，而使用白光型產品也可讓LED燈具的設計複雜度降低，因為免除多色光LED混色簡化設計，就能在高功率輸出白光基礎下進行光形修飾，即可生產對應燈具產品。
白光高功率驅動LED 仍是照明應用市場主流
尤其針對照明應用市場開發的白光LED，為達其使用效用，白光LED元器件需在照明應用途進行重點改善，例如，增加其光-電轉換效能，在相同的驅動功率下提升更高的發光量(光通量)，即便是單片LED晶片出現發光效能改善瓶頸，也可透過多晶片封裝整合的擴充設計，改採多片LED晶片封裝在同一個光源元器件型態，輕鬆讓LED元器件的發光效能翻倍提升。
在實際LED發光元器件優化設計中，可以將LED晶片面積加大，利用更大面積的晶片設計換取元件更高亮度、更高光通量輸出的效果提升，但加大晶片面積的設計方向並非LED元器件性能改善萬靈丹，即便加大面積，LED晶片過大時也會出現不如預期的設計問題，常見改進設計方案可為修正覆晶結構，像是在晶片表面進行特殊處理進行光形、發光效率改善，此外在晶片處理整合目標時，同時也要針對晶片本身的散熱性能持續改善，避免發光過程因晶片PN接面匯集過高溫度造成LED元件遭熔毀或大電流打穿。
多晶片式封裝設計 可快速因應提高單位亮度需求
利用多晶片整合封裝設計，目前主流LED光源元器件知名製造商均有推出對應產品，現已有整合4~8片、或更多小型LED晶片共同封裝的LED光源模組，但這類多LED晶片整合架構製成的元件也會產生新的設計問題，例如多LED晶片組合封裝後的整合設計需搭配內置絕緣材料，透過此來阻隔個別LED晶片、鄰近晶片發生短路或熔毀事故，這類LED元器件因設計更複雜，一般單位報價也不便宜。
除了多片整合設計方式外，採用COB(Chip On Board)技術方案封裝的LED光源元件，因為採用更精簡的方式提升LED元器件的單位流明輸出，也成為發展LED日常照明應用的關鍵技術方案。COB封裝技術方案，可以讓採COB封裝製程的LED光源器件製作更加精簡、亮度更高的輸出流明效益，可搭配金屬核心印刷電路板(Metal Core PCB，MCPCB)增強COB製作方式的LED散熱效率，達到更高速散逸核心高溫的效果，不管在光輸出效率上或是元件壽命表現，均有相當程度的改善效用，吸引LED元器件廠商製作對應產品。
COB封裝之LED 熱處理效能極佳
COB封裝之LED元件，主要是利用MCPCB達到元件的最低的熱阻表現，可在70℃散熱片溫度狀態、24W持續驅動狀態下運作超過7,000小時，在此種嚴苛條件下驅動運行而不會造成元件光衰、效能劣化問題產生，即便COB所使用的MCPCB成本較高，但實際上整體元件所產生的照明應用反而更具使用效益。
但要朝利用COB封裝製作LED光源器件，複雜度頗高，即便使用MCPCB基板材料改善平均快速散熱，但若要讓LED光元器件達到一定程度的產品要求，必須針對COB封裝本身、及所搭配金屬散熱片進行流體動力分析(Computational Fluid Dynamic；CFD)模型，透過精密的分析驗證進行元器件的最佳化設計，複雜度可以說是較一般LED封裝方案更高。
採COB封裝可讓LED更具照明應用優勢
其實COB封裝之LED元器件，其優勢即可實現低熱阻、高功率的元件效能，因為LED本身即具備高色彩飽和度、長效壽命特點，但LED的壽命與光衰問題也會因為元件高熱而受影響，光源器件的溫度管理設計即成為左右照明燈具成本與壽命的設計關鍵。傳統LED提高亮度的作法是利用將LED晶片安裝在基體上，構成離散式LED元件，在將各自獨立的LED元件排佈在PCB上形成LED光源模組提升照明度，這對於低功率光源元件搭配FR4 PCB進行二次組裝還行得通，但若想減少LED離散元件數量而採行中/高功率的LED光源器件，FR4 PCB的耐溫與導熱性能就會受到限制，甚至容易使照明系統出現問題。
而在高功率應用的LED光源器件，若此用金屬核心的PCB來強化整體系統的熱處理效能、降低熱阻抗，若此用傳統設計方法在進行照明設計亮度提升時，設計方案若要提供輸出密度就會出現設計瓶頸，因為系統所需的各LED元件散熱空間需求會增加，燈具的構型可能會形成空間有限問題，必須改用具低熱阻效能之單一封裝設計方案。較新的做法為將LED晶片直接整合於印刷電路板，利用整合高效率溫度管理之COB封裝技術來解決LED光源器件的熱阻降低、驅動功率提升需求。
典型的MCPCB架構，是選擇在金屬平面基礎上製作電氣線路、同時搭配薄層處理增加隔離層設計，電氣走線為利用鎳金化合物製作可供焊接的表面接點，至於隔離層則必須能避免金屬基礎與線路防止短路、又需極致薄化不可犧牲過多散熱效率，一般來說使用於COB的MCPCB設計之隔離層厚度會相當地薄，藉此將模組系統的熱阻抗降至最低點，同時材料又必須提供極佳的黏合設計，而為了節省整體製作成本，金屬平面基礎通常會選用成本低、散熱能力優良的鋁材核心，維持整體元件的優異溫度表現。由於COB封裝的LED元件，其元件的散熱路徑相對較短，LED晶片在發光工作進行中所產生的熱能可快速傳遞至光源設計的散熱鰭片，以致於採COB封裝的LED光源器件可以較傳統離散式LED元件封裝維持更低之LED晶片PN接面溫度。
