低成本LED散熱陶瓷強化LED散熱效能

在1962年Nick Holonyak Jr.發(fā)明了LED后，因為其壽命長與省電等特性， LED議題成為舉世焦點而發(fā)展迅速，由低功率的警示燈逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楦吖β实恼彰鳎哒彰?span id="c6aaphy" class=hrefStyle>亮度所帶來的熱效應(yīng)也隨之發(fā)生，為了解決熱效應(yīng)的問題，封裝材料逐漸由FR4轉(zhuǎn)變?yōu)镸CPCB再升級成陶瓷材料，因陶瓷材料除了與LED具有匹配的膨脹系數(shù)、良好的熱與化學(xué)穩(wěn)定性，還具有優(yōu)異的絕緣耐壓特性，所以最適合用于高功率LED照明之散熱。

　　傳統(tǒng)的LED封裝流程是將LED芯片（Chip）固定（Bonding）于散熱基板之上，經(jīng)由打線（Wire Bonding）或覆晶（Flip Chip）方式將線路連結(jié)，最后再以點膠、模具成型（Molding ）等方式包覆LED芯片形成LED晶粒，最后將晶粒固定于電路載板（Circuit Board）之上，并整合電源（Power）、散熱片（Heat Sink）、透鏡（Lens）與反射杯（ reflector）組成完整的照明模組。

　　圖1:LED封裝示意圖

　　

表1:各式電路板比較

　　在照明模組中又以基板與電路載板所承受的熱最為密集，因此直接與熱源接觸的基板都使用陶瓷作為材料，而當(dāng)功率越來越高，元件越來越小的趨勢下，陶瓷電路載板也逐漸被大量使用。 如表1所示，陶瓷電路載板比起傳統(tǒng)電路板擁有更多適合LED照明的優(yōu)勢，可應(yīng)用于高功率（HP）、高電壓（HV）及交流電（AC）等LED照明，這些LED有較高的能量轉(zhuǎn)換率或不用電源轉(zhuǎn)換器的優(yōu)勢，所以整合兩技術(shù)不但可提高LED照明穩(wěn)定度之外，還能降低整體之總成本，使其更易導(dǎo)入家用照明市場。

　　但隨著小體積要有更大照度的需求增加，單晶封裝已不符合未來需求，所以COB（Chip On Board）LED封裝技術(shù)隨之而生，與傳統(tǒng)芯片需固定于基板上再整合在電路載板的封裝不同，如圖1所示，COB封裝是將單顆或多顆LED晶粒直接封裝在電路載板上；另由熱歐姆定理ΔT=QR得知，溫差=熱流x熱阻，熱阻愈大，就有愈大的熱產(chǎn)生在元件內(nèi)，因此COB封裝方式可免除封裝基板的使用，減少照明模組串連層數(shù)以強化LED散熱效能。

　　此項技術(shù)可解決單顆高功率的封裝所產(chǎn)生之高熱，使其具有低熱阻、低組裝成本與單一封裝體高流明輸出等優(yōu)勢，現(xiàn)今已被大量用于照明燈具，但由于芯片所產(chǎn)生大量的熱會直接與COB基板接觸，因此當(dāng)需要更高照度的照明模組時，舊有鋁板（MCPCB）技術(shù)所制作之COB,會有熱膨脹系數(shù)不匹配導(dǎo)致熱傾斜的問題，因此陶瓷基板技術(shù)的引入有著勢在必行的需求。