｜UV LED液態封裝技術

摘要：本技術開發兩項突破性技術，（A）液態封裝技術：解決UV LED封裝的膠材黃化問題，並可大幅提升散熱效率達30%以上；（B）高折射率液體開發技術：大幅提升LED出光效率達10%以上。

（A）液態封裝技術：以矽油、礦物油等化學鈍性液體直接接觸晶片進而封裝UV LED：不但可大幅提升出光效率並增進出光面之熱發散，更可避免水氣或氧氣侵蝕電極。此外設計有特殊流道結構之UV燈具：利用熱虹吸原理，自發驅動液體而產生導向性循環流，透過流道幾何結構與參數優化，產生多向散熱，解決現行單向基板散熱問題，大幅提升散熱效率達30%以上，再者，流動液體可抑制黃化反應，解決現有固態矽膠封裝所產生之黃化效應；（B）高折射率液體開發技術：利用高折射率酯類、粒子與矽油之均質混鍊而得到高折射率之均勻液體，減少折射率差距，可提升LED出光效率10%以上。

Abstract: This paper describes the development of two new technologies (A) liquid packaging to solve the problem of yellowing in UV LED package and improve the cooling efficiency to 30 % and (B) high refractive index liquid to greatly increase the optical efficiency beyond 10 %.

(A) Liquid packaging technology: we use the blunt liquid to contact the UV LED chip in order to improve the optical efficiency and heat dissipation. In addition, by using the siphon principle to drive the liquid to produce self-circulation and improve the cooling efficiency over 30%; (B) Development of high refractive index liquid technology: to reduce the mismatch of refractive index between chip and air, thus increase the extraction optical efficiency by 10%.

關鍵詞：紫外發光二極體、液態封裝、膠材黃化

Keywords：UV LED, Liquid packaging, Yellowing

前言
紫外光（UV）光源在工業及日常生活的應用十分廣泛，包括：（1）工業用之高單價燈具：曝光微影（photolithography）、UV固化（UV curing），（2）醫療用途：紫外光療法、醫材消毒殺菌，（3）家電或器具之潔淨應用：捕蚊燈、光觸媒（photocatalysis）殺菌，以及鈔票防偽偵測等。

傳統紫外燈具都是以汞燈為光源，不但壽命短（僅1000至2000小時）、必須預熱至穩態（降低實際使用時間）、易產生大量的熱與紅外線（需冷卻系統與空調等大型設備），最重要的是含毒性重金屬汞，已被歐盟ROSH規範。

而近幾年UV LED技術的突破，已開始逐步取代汞燈，其優點為：（1）無汞污染問題；（2） LED壽命長，出光效率高、體積小、易以陣列方式達成超高瓦數；（3）高單色光（無紅外光之熱影響，不需濾光模組，大幅增強有效光源利用率）；（4）反應快速不需預熱（反應時間小於百萬分之一秒），省能省時。

唯現行UV LED光源要商品化仍受制於封裝時需要：（1）必須依賴有效散熱機制以確保LED的效能及壽命；而傳統LED散熱技術（如散熱基板、膠材、各種散熱鳍片設計）已不足以應用於UV LED領域；（2）封裝材料在UV光照射下裂解變質，傳統LED封裝材均不適用（如環氧樹脂（epoxy）或矽膠（silicone）），黃化問題會使照度、色溫等光學性質產生變異。

目前國際大廠如：日亞化等，其UV LED封裝是以真空環境保護晶粒、電極、導線等，但此技術有三大缺陷：（a）由晶粒直接出光至真空，材料折射率匹配性差異過大，進而降低出光效率約20 %；（b）出光面無法散熱，導致大量廢熱僅能藉著基板單向傳導散失；（c）若燈具瓦數高，需配有高功率風扇輔助散熱。