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LED散熱陶瓷低成本之高功率LED封裝技術
摘要: 為了解決熱效應的問題,,封裝材料逐漸由FR4轉變?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。
Abstract:
Key words :

  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變?yōu)楦吖β实恼彰?,而高照明亮度所帶來的熱效應也隨之發(fā)生,,為了解決熱效應的問題,封裝材料逐漸由FR4轉變?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" title="LED照明">LED照明之散熱,。

  傳統(tǒng)的LED封裝" title="LED封裝">LED封裝流程是將LED芯片(Chip)固定(Bonding)于散熱基板之上,經由打線(Wire Bonding)或覆晶(Flip Chip)方式將線路連結,,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。

LED封裝示意圖

圖1:LED封裝示意圖

各式電路板比較
  
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有較高的能量轉換率或不用電源轉換器的優(yōu)勢,,所以整合兩技術不但可提高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" title="COB封裝">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,,就有愈大的熱產生在元件內,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" title="LED散熱">LED散熱效能,。

  此項技術可解決單顆高功率的封裝所產生之高熱,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,但由于芯片所產生大量的熱會直接與COB基板接觸,,因此當需要更高照度的照明模組時,,舊有鋁板(MCPCB)技術所制作之COB,會有熱膨脹系數(shù)不匹配導致熱傾斜的問題,,因此陶瓷基板技術的引入有著勢在必行的需求,。

  本文來源:大毅科技LED散熱研發(fā)中心

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