和椿創新LED熱阻測試儀 為LED產業封裝品質最佳化推手

2017台灣國際照明科技展 (TILS 2017)於4月12日在南港展覽館舉行,同期展出LED Taiwan,吸引150家廠商參展,攤位數上達500個,匯集最完整的照明產業鏈,為台灣規模最大照明與LED技術應用展覽。在LED製程展TechSTAGE創新技術發表會上,和椿科技(Aurotek)技術開發專案部 鄭琮達博士發表和椿獨立研發的LED熱阻測試儀,並在與LEDinside 的專訪中對目前在LED產業中規模仍較小的熱檢測市場布局提出看法。

TechSTAGE創新技術發表會上,和椿科技鄭琮達博士發表自家LED熱阻檢測創新技術與設備優勢。(LEDinside)

根據LEDinside觀察,目前LED市場在背光領域及照明市場均已邁入成熟期,整體產值出現成長停滯,除一些利基型工業應用外,車用LED是少數具市場規模且成長快速的應用之一。另一方面,CSP LED相關應用(包含背光、手機閃光、IR/UV LED)和智慧節能照明則成為在未來有機會帶動LED產值出現另一波成長的關鍵。

這些領域是現時的市場重點,隨著產業漸漸以高功率LED開發為趨勢,廠商對於品質的要求使LED量測的需求日增;然其中LED熱阻以傳統的技術量測來說,不僅耗時且僅能在實驗室做抽樣測試,並無法有效做到LED全檢測改善製程與產品良率,因此業界會需要更新的解決方法。

LED光源品質取決於封裝體光學、電、熱三特性之交互作用,太多的廢熱(thermal loss)會降低LED效能。(LEDinside)

 

速度、精準度顛覆以往技術

針對這項需求,和椿本次展示了JD2020 LED熱阻測試儀顛覆傳統測試技術,依照JEDEC固態技術協會JESD51-14標準建立,並簡化暫態熱阻量測方法,當LED通電後快速量測LED元件在時間軸內的溫度變化,進而分析數據判斷特定結構之熱阻值而達到LED元件最佳化的目的。

和椿創新JD2020熱阻測試儀榮獲2017台灣精品獎 (LEDinside)
和椿科技鄭琮達博士與JD2020 LED熱阻測試儀 (LEDinside)
 

不同於傳統熱阻量測技術,和椿表示,該公司新的JD2020測試儀在速度、精準度與客製化程度上皆有大幅提升。

首先,速度。目前LED廠商的困境在於:在LED生產線上僅能針對亮度與電壓做快速檢測,LED熱阻係數檢測須送至實驗室使用特殊儀器進行。平均檢測一顆LED完整熱阻係數或熱結構需耗時10分鐘,因此目前僅能抽樣測試。而和椿JD2020測試儀則大幅縮短量測時間,量測一顆LED元件只需要0.1-0.2秒,可以量測整批LED元件,改善整體良率。

其次,在精準度方面,比起現有技術,和椿JD2020能更有效判斷封裝體內各材料熱結構特性。LED熱阻量測重點在於解析兩大影響LED散熱之關鍵結構:固晶層與打件佈錫分布。

目前現有的X光、超音波檢測技術量測結果為二維影像,較不易比對且容易造成誤判;相較之下,和椿所開發的LED熱阻測試儀能完整測量熱能從封裝體傳導至空氣中這段時間熱阻值的變化,找出熱阻係數高的部分,分析固晶層與上件品質做進階分類,輔助LED廠商找出封裝散熱缺陷,改善LED品質,做到LED最佳化,對日後LED往高功率發展來說至關重要。

JD2020可與產線做一站式或兩站式整合,達到快速精準的線上熱阻檢測。(LEDinside)

 

彈性客製化整合實現線上全檢測創造上中下游三贏局面

再者,客製化方面,JD2020與傳統儀器最大的差異之處在於,能與產線上AT機台做整合,亦即在生產線上即可做LED元件光電熱特性全檢測。

鄭博士解釋,線上機台整合可分單站式與雙站式。在單站式架構中,Sorter將LED元件送至測試儀並由其提供電流做測試分類;雙站式整合測量則由兩台測試儀同時量測LED熱結構,節省整體測試時間。他強調:「根據客戶需求提供不同客製化程度的產線機台整合,實現線上LED封裝品質全檢測,是和椿一貫的服務與目標。」

和椿JD2020已成功導入業內高功率CSP LED 、LED上件PCB熱阻測試與學術機構等市場中,提供良好的熱阻測試品質,替LED廠商減少不良品投訴,提升產品良率並節省生產成本;同時,和椿也已具備可提供與測試廠機台整合的解決方案,希望能逐漸在高功率LED市場中打破國外壟斷提升市占。而在中低功率LED市場布局方面,和椿也積極開發測試其他LED量測方案,以取代例如:用於檢測打線接合 (wire bonding)品質的傳統破壞性技術,提供更有效的品質分析方案。

展望未來技術趨勢,目前LED熱阻測試仍算是剛起步的產業,但對於未來LED廠發展並導入高功率LED而言是必要的檢測技術。鄭博士認為,除了照明方面,LED應用也越發廣泛,終端客戶對LED產品的要求也將使LED製造商意識到線上LED全檢測的重要性,進而往上游設備商提出熱阻測試與產線整合建置的需求,而這也將能替上、中、下游創造三贏的局面。

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