低成本LED散热陶瓷强化LED散热效能

Nick Holonyak Jr.发明了LED后，因为其寿命长与省电等特性， LED议题成为举世焦点而发展迅速，由低功率的警示灯逐渐转变为高功率的照明，而高照明亮度所带来的热效应也随之发生，为了解决热效应的问题，封装材料逐渐由FR4转变为MCPCB再升级成陶瓷材料，因陶瓷材料除了与LED具有匹配的膨胀系数、良好的热与化学稳定性，还具有优异的绝缘耐压特性，所以最适合用于高功率LED照明之散热。

　　传统的LED封装流程是将LED芯片（Chip）固定（Bonding）于散热基板之上，经由打线（Wire Bonding）或覆晶（Flip Chip）方式将线路连结，最后再以点胶、模具成型（Molding ）等方式包覆LED芯片形成LED晶粒，最后将晶粒固定于电路载板（Circuit Board）之上，并整合电源（Power）、散热片（Heat Sink）、透镜（Lens）与反射杯（ reflector）组成完整的照明模组。

　　图1:LED封装示意图

　　

表1:各式电路板比较

 
　　在照明模组中又以基板与电路载板所承受的热最为密集，因此直接与热源接触的基板都使用陶瓷作为材料，而当功率越来越高，元件越来越小的趋势下，陶瓷电路载板也逐渐被大量使用。 如表1所示，陶瓷电路载板比起传统电路板拥有更多适合LED照明的优势，可应用于高功率（HP）、高电压（HV）及交流电（AC）等LED照明，这些LED有较高的能量转换率或不用电源转换器的优势，所以整合两技术不但可提高LED照明稳定度之外，还能降低整体之总成本，使其更易导入家用照明市场。

　　但随着小体积要有更大照度的需求增加，单晶封装已不符合未来需求，所以COB（Chip On Board）LED封装技术随之而生，与传统芯片需固定于基板上再整合在电路载板的封装不同，如图1所示，COB封装是将单颗或多颗LED晶粒直接封装在电路载板上；另由热欧姆定理ΔT=QR得知，温差=热流x热阻，热阻愈大，就有愈大的热产生在元件内，因此COB封装方式可免除封装基板的使用，减少照明模组串连层数以强化LED散热效能。

　　此项技术可解决单颗高功率的封装所产生之高热，使其具有低热阻、低组装成本与单一封装体高流明输出等优势，现今已被大量用于照明灯具，但由于芯片所产生大量的热会直接与COB基板接触，因此当需要更高照度的照明模组时，旧有铝板（MCPCB）技术所制作之COB,会有热膨胀系数不匹配导致热倾斜的问题，因此陶瓷基板技术的引入有着势在必行的需求。