LED的散热途径和散热基板说明

散热途径说明：1.从空气中散热；2.热能直接由System circuit board导出；3.经由金线将热能导出；4.若为共晶及Flip chip制程，热能将经由通孔至系统电路板而导出；一般而言，LED颗粒(Die)以打金线、共晶或覆晶方式连结于其基板上(Substrate of LED Die)而形成一LED芯片( chip)，而后再将LED芯片固定于系统的电路板上(System circuit board)。因此，LED可能的散热途径为直接从空气中散热，或经由LED颗粒基板至系统电路板再到大气环境。而散热由系统电路板 至大气环境的速率取决于整个发光灯具或系统之设计。

然而，现阶段的整个系统之散热瓶颈，多数发生在将热量从LED颗粒传导至其基板再到系统电路板为主。此部分的可能散热途径：其一为直接藉由晶粒基板散热至 系统电路板，在此散热途径里，其LED颗粒基板材料的热散能力即为相当重要的参数。另一方面，LED所产生的热亦会经由电极金属导线 而至系统电路板，一般而言，利用金线方式做电极接合下，散热受金属线本身较细长之几何形状而受限；因此，近来即有共晶 (Eutectic) 或覆晶(Flip chip)接合方式，此设计大幅减少导线长度，并大幅增加导线截面积，如此一来，由LED电极导线至系统电路板之散热效率将有效提升。经由以上散热途径解释，可得知散热基板材料的选择与其LED颗粒的封装方式于LED热散管理上占了极重要的一环，后段将针对LED散热基板做概略说明。

LED散热基板主要是利用其散热基板材料本身具有较佳的热传导性，将热源从LED颗粒导出。因此，我们从LED散热途径叙述中，可将LED散热基板细分两 大类别，分别为(1)LED颗粒基板与(2)系统电路板，此两种不同的散热基板分别乘载着LED颗粒与LED芯片将LED颗粒发光时所产生的热能，经由 LED颗粒散热基板至系统电路板，而后由大气环境吸收，以达到热散之效果。

系统电路板主要是作为LED散热系统中，最后将热能导至散热鳍片、外壳或大气中的材料。近年来印刷电路板(PCB) 的生产技术已非常纯熟，早期LED产品 的系统电路板多以PCB为主，但随着高功率LED的需求增加，PCB之材料散热能力有限，使其无法应用于其高功率产品，为了改善高功率LED 散热问题，近期已发展出高热导系数铝基板(MCPCB)，利用金属材料散热特性较佳的特色，已达到高功率产品散热的目的。然而随着LED亮度与效能要求的 持续发展，尽管系统电路板能将LED 晶片所产生的热有效的散热到大气环境，但是LED颗粒所产生的热能却无法有效的从晶粒传导至系统电路板，异言之，当LED功率往更高效提升时，整个LED 的散热瓶颈将出现在LED颗粒散热基板。

另一种热散的解决方案为将LED颗粒与其基板以共晶或覆晶的方式连结，如此一来，大幅增加经由电极导线至系统电路板之散热效率。然而此制程对于基板的布线 精确度与基板线路表面平整度要求极高，这使得厚膜及低温共烧陶瓷基板的精准度受制程网版张网问题及烧结收缩比例问题而不敷使用。现阶段多以导入薄膜陶瓷基 板，以解决此问题。薄膜陶瓷基板以黄光微影方式备制电路，辅以电镀或化学镀方式增加线路厚度，使得其产品具有高线路精准度与高平整度的特性。共晶/覆晶制 程辅以薄膜陶瓷散热基板势必将大幅提升LED的发光功率与产品寿命。