圖1：采用新工藝生產(chǎn)的LED模塊（a）以及凝膠狀樹脂片材（b）

　　通過組合使用藍(lán)色LED元件和黃色熒光材料來實現(xiàn)白色光。LED元件的封裝采用含有熒光材料的凝膠狀硅樹脂片材（日東電工制造）。

　　＊1：實現(xiàn)白色光的方式還包括組合使用光的三原色——紅色、綠色和藍(lán)色的LED元件。不過，其用途多為顯示器的光源。在照明用途中，偽白色LED模塊是主流。

　　圖2中是傳統(tǒng)工藝與新工藝之間的比較＊2。傳統(tǒng)工藝通過含有熒光材料的液狀樹脂來封裝LED元件。首先，在基板上的LED元件周圍形成用來阻擋樹脂流出的“壩”，并使其硬化。然后，攪拌液狀樹脂與熒光材料、澆注到基板上的壩內(nèi)。最后，對澆注的樹脂進(jìn)行熱硬化處理。整個封裝工序所需要的時間約為六個小時。

　　圖2：傳統(tǒng)工藝與新工藝在封裝工序上的比較

　　傳統(tǒng)工藝在整個封裝工序上（形成壩并使其硬化、攪拌樹脂和熒光材料、澆注液狀樹脂并使其硬化）需要花費約六個小時。新工藝只需將凝膠狀片材貼在LED元件上進(jìn)行硬化即可，因此僅需40分鐘。由本刊根據(jù)愛德克的資料制作。

　　＊2：此外，還有通過含有熒光材料的固體樹脂片材來封裝LED元件的制造工藝。該制造工藝容易穩(wěn)定質(zhì)量，不過無法單獨通過固體樹脂片材進(jìn)行封裝，需要另外使用液體樹脂進(jìn)行封裝，因此生產(chǎn)效率較低。

       但在這種制造工藝中，存在樹脂和熒光材料未均勻混合、熒光體在樹脂中沉淀、澆注的樹脂量多少不一等諸多會造成品質(zhì)不穩(wěn)定的問題，難以維持質(zhì)量。如果封裝工序的品質(zhì)不均，就會產(chǎn)生色度偏差，可能會影響LED模塊的性能。

  而新工藝則是在基板上的LED元件上粘貼凝膠狀的樹脂片材、加熱至約150℃，經(jīng)過約40分鐘后片材硬化，由此完成封裝，因此可大幅縮短所需要的時間。而且，凝膠狀樹脂片材基本上不會出現(xiàn)熒光材料沉淀等會導(dǎo)致封裝工序質(zhì)量不均的因素，因此可以輕松提高作為LED模塊的性能。比如，關(guān)于前面提到的色度偏差，與傳統(tǒng)工藝相比，新工藝可將偏差降至一半左右。而且，直至完成封裝的工序數(shù)量也很少，因此生產(chǎn)設(shè)備也可以實現(xiàn)簡化。

       另外新工藝還改善了熱循環(huán)特性，雖然愛德克原本并沒有這方面的打算。以分別在低溫環(huán)境下（-55℃）和高溫環(huán)境下（85℃）暴露30分鐘為一個循環(huán)開展試驗時發(fā)現(xiàn)，采用傳統(tǒng)工藝法生產(chǎn)的模塊在約200次循環(huán)后開始出現(xiàn)故障，而采用新工藝生產(chǎn)的模塊在2000多次循環(huán)后也沒有出現(xiàn)故障。

　　改進(jìn)分子構(gòu)造保持凝膠狀

　　凝膠狀樹脂片材由日東電工開發(fā)。作為基礎(chǔ)材料的硅樹脂本來難以保持凝膠狀態(tài)，普通環(huán)境下只能以液體或固體狀態(tài)存在。但是，愛德克通過改進(jìn)硅樹脂自身的分子構(gòu)造，使其保持了凝膠狀態(tài)。

       在封裝工序中，會從通過金屬線與基板連接的LED元件的上方開始粘貼片材，因此需要防止金屬線出現(xiàn)損傷和斷線等（圖3）。關(guān)于這一點，可通過改進(jìn)分子構(gòu)造以調(diào)整凝膠特性（彈性率等）來加以應(yīng)對。

　　圖3：對金屬線的影響

　　連接LED元件電極和基板電極的金屬線，在通過凝膠狀片材封裝LED元件前后幾乎沒有變形，不會造成損傷等不良影響。由本刊根據(jù)日東電工的資料制作。

       愛德克從2012年7月開始推進(jìn)確立采用該片材的新工藝試制白色LED模塊。該公司此前曾在多家日本國內(nèi)工廠生產(chǎn)照明用白色LED模塊，不過在開發(fā)新工藝的時候，愛德克以提高生產(chǎn)效率和投資效率為目的，將照明用白色LED模塊的生產(chǎn)集中到了濱松工廠。今后將加速開發(fā)和導(dǎo)入支持新工藝的生產(chǎn)設(shè)備，在2013年度內(nèi)使所有模塊的生產(chǎn)都改用新工藝＊3。

　　＊3：愛德克將新工藝稱作“EX-PRESS工法”（EX-PRESS是Extreme Prehardened Sheet Sealed的簡稱），將采用新工法制造的LED模塊稱作“SS-COB”（Sheet Sealed-Chip on Board的簡稱）。

       另外，不僅限于愛德克，日東電工將廣泛地銷售凝膠狀樹脂片材。兩家公司之間并沒有特別設(shè)立關(guān)于經(jīng)銷商和銷售時間的限制。

       雙方開展合作的契機(jī)是雙方均參與策劃了以光技術(shù)創(chuàng)新等為目的設(shè)立的大阪大學(xué)光子學(xué)中心。愛德克常務(wù)執(zhí)行董事、技術(shù)戰(zhàn)略負(fù)責(zé)人藤田俊弘表示，“此次成果是雙方合作的第一步”，今后還將在與光技術(shù)相關(guān)的各個領(lǐng)域開展合作。