LED散热基板

优势

　　1.采用表面贴装技术（SMT）；

　　2.在电路设计方案中对热扩散进行极为有效的处理；

　　3.降低产品运行温度，提高产品功率密度和可靠性，延长产品使用寿命；

　　4.缩小产品体积，降低硬体及装配成本；

　　5.取代易碎的陶瓷基板，获得更好的机械耐久力。

分类比较

　　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

　　系统电路板主要是作为LED散热系统中，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，下段文章将针对LED颗粒基板做更深入的探讨。

　　LED颗粒基板

　　LED颗粒基板主要是作为LED 晶粒与系统电路板之间热能导出的媒介，藉由打线、共晶或覆晶的制程与LED 晶粒结合。而基于散热考量，目前市面上LED颗粒基板主要以陶瓷基板为主，以线路备制方法不同约略可区分为：厚膜陶瓷基板、低温共烧多层陶瓷、以及薄膜陶 瓷基板三种，在传统高功率LED元件，多以厚膜或低温共烧陶瓷基板作为晶粒散热基板，再以打金线方式将LED颗粒与陶瓷基板结合。如前言所述，此金线连结 限制了热量沿电极接点散失之效能。

　　因此，近年来，国内外大厂无不朝向解决此问题而努力。其解决方式有二，其一为寻找高散热系数之基板材料，以取代氧化铝， 包含了矽基板、碳化矽基板、阳极化铝基板或氮化铝基板，其中矽及碳化矽基板之材料半导体特性，使其现阶段遇到较严苛的考验，而阳极化铝基板则因其阳极化氧 化层强度不足而容易因碎裂导致导通，使其在实际应用上受限，因而，现阶段较成熟且普通接受度较高的即为以氮化铝作为散热基板；

　　然而，目前受限于氮化铝基板 不适用传统厚膜制程（材料在银胶印刷后须经850℃大气热处理，使其出现材料信赖性问题），因此，氮化铝基板线路需以薄膜制程备制。以薄膜制程备制之氮化 铝基板大幅加速了热量从LED颗粒经由基板材料至系统电路板的效能，因此大幅降低热量由LED颗粒经由金属线至系统电路板的负担，进而达到高热散的效果。

　　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。

发展趋势

　　LED产业目前的发展也是以高功率、高亮度、小尺寸LED产品 为发展重点，前述3项因素，都会使得LED的散热效率要求越来越高，但是LED限于封装尺寸等因素，无法采用太多主动散热机制，因此，提供具有其高散热性，精密尺寸的散热基板 ，也成为未来在LED散热基板发展的趋势。

　　散热基板随着线路设计、LED种类及功率大小有不同的设计，而产品的可靠性与价格是决定散热设计最重要的规范。散热基板主要的功能是提供LED所需要的电源及热传递的媒介，好的LED散热板是能够把80%-90%的热传递出去，这样的散热基板就是好的基板。

　　传统LED由于LED发热量不大，散热问题不严重，因此只要运用一般的铜箔印刷电路板（PCB）即可。但随着高功率LED越来越盛行PCB已不足以应付散热需求。因此需在将印刷电路板贴附在金属板上，即所谓的Metal Core PCB（见下图），以改善其传热路径。另外也有一种做法直接在铝基板表面直接作绝缘层或称介电层，再在介电层表面作电路层，如此LED模块 即可直接将导线接合在电路层上。同时为避免因介电层的导热性不佳而增加热阻抗，有时会采取穿孔方式，以便让LED模块底端的均热片直接接触到金属基板，即所谓芯片直接黏着。

　　根据使用的金属基材的不同，分为铜基覆铜板、铝基覆铜板、铁基覆铜板，一般对于LED散热大多应用铝基板，是大功率LED 使用最广泛的基板。

　　同时，由于LED各领域消费市场的快速发展，对LED的散热提出了更高的要求，LED散热基板逐渐成为一个新的市场。因此，有相关公司在高功率散热基板研发上投入了较大的人力与物力，并取得了很大进展，一些公司的高功率散热基板已经进入批量生产，如美国贝格斯（Bergquist）、Laird、日本电气化学（DENKA）等。