主題： LED散熱基板的種類

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來自:台中縣

一般使用的功率或是低功率LED封裝，普通電子業界用的PCB版及可以滿足需求，但是隨著市場需求的層次擴大，迎接 Hi-power高功率的時機到來，PCB基板漸漸的不敷使用...

LED散熱的原理與結構

Hi-power LED所輸入能源只有20%轉化成光，其餘的都以熱的形態消耗掉，若這些熱能未能及時的排出外界，那麼LED的壽命就會因此大打折扣。那麼 LED的熱能是如何排出的呢？LED散熱能力通常受照封裝模式、及使用材質的導熱性所影響，熱的散逸途徑不外乎傳導、對流、輻射這3大類，而LED的封裝材料裡積聚的熱能，大部分是以傳導方散出，所以封裝方式和材質選用就相當關鍵。
傳統砲彈型封裝，以插件式運用，廣泛運在家電或是通訊產品的指示燈，常看到的顏色多為紅、黃、綠色光等，但因為大部分LED產生的熱只能藉由2根導線，往組裝的基板上導熱，散熱效果不佳。
平板型的封裝方式，因為整體與基板貼合，整體導熱面積增加，加上近年來基板材質已針對散熱，作許多研發與改良，LED運用也就更為廣泛。

LED散熱基板的種類

目前常見的基板種類有，硬式印刷電路板、高熱導係數鋁基板、陶瓷基板、軟式印刷電路板、金屬複合材料。硬式印刷電路板(Printed Circuit Board；PCB)，多用於各項電子基板，最常見到的就是電腦內部的各項元件，如主機板、顯示卡、音效卡…等。台灣發展了30多年，有完整的體系，從上游到下游，有助於LED基板的發展。

傳統的PCB板，無法乘載高功率的熱能，發展仍停在低功率的LED，但由於轉型、投資、技術等其他考量，並不會往高功率的LED生產研發方向規劃，而會以現有的機台、或是利用其它電子基板技術轉移到LED運用上，達到降低成本、提高效率目的。

高熱導係數鋁基板，是以PCB將下方基材改為鋁合金，一般來說純鋁的散熱系數k(W/mK)較鋁合金高，但由於純鋁的硬度不高造成使用上的困難，所以會以鋁合金的型式，來製作基板。
在MCPCB國內廠商發展出不同型態的種類，有以軟板取代氧化鋁板方式，發揮高效能的散熱，也有的廠商改變樹脂配方，不但將塗佈的關鍵技術提升，也顧慮到基材的環保問題。

未來需要耐高溫的LED，會以需長時間照明的路燈、需強光照明的醫療燈具...等用途為主，陶瓷基板的優勢，要選擇需高度散熱的商品，且需有完備規格，才能符合生產效益比，才會有前景。

軟式印刷電路板(FPC)具有重量輕、可撓性、厚度薄、運用空間靈活等優點，熱傳導系數優於傳統PCB基板或是MCPCB基板，且應用面積大於陶瓷基板。
鋁基板是一種獨特的金屬基覆銅板，具有良好的導熱性、電氣絕緣性能和機械加工性能。設計時也要儘量將PCB靠近鋁底座，從而減少灌封膠部分產生的熱阻。

LED鋁基板的特點、結構與作用
一、鋁基板的特點
1.採用表面貼裝技術（SMT）。
2.在電路設計方案中對熱擴散進行極為有效的處理。
3.降低產品運行溫度，提高產品功率密度和可靠性，延長產品使用壽命。
4.縮小產品體積，降低硬體及裝配成本。
5.取代易碎的陶瓷基板，獲得更好的機械耐久力。
二、鋁基板的結構
鋁基覆銅板是一種金屬線路板材料、由銅箔、導熱絕緣層及金屬基板組成，它的結構分三層：
Cireuitl.Layer線路層：相當於普通PCB的覆銅板，線路銅箔厚度loz至10oz。
DielcctricLayer絕緣層：絕緣層是一層低熱阻導熱絕緣材料。
BaseLayer基層：是金屬基板，一般是鋁或可所選擇銅。鋁基覆銅板和傳統的環氧玻璃布層壓板等。
電路層（即銅箔）通常經過蝕刻形成印刷電路，使元件的各個部件相互連接，一般情況下，電路層要求具有很大的載流能力，從而應使用較厚的銅箔，厚度一般35μm~280μm；導熱絕緣層是鋁基板核心技術之所在，它一般是由特種陶瓷填充的特殊的聚合物構成，熱阻小，粘彈性能優良，具有抗熱老化的能力，能夠承受機械及熱應力。
高性能鋁基板的導熱絕緣層正是使用了此種技術，使其具有極為優良的導熱性能和高強度的電氣絕緣性能；金屬基層是鋁基板的支撐構件，要求具有高導熱性，一般是鋁板，也有使用銅板，就是所謂的銅基板（其中銅板能夠提供更好的導熱性），適合於鑽孔、沖剪及切割等常規機械加工。 PCB材料相比有著其他材料不可比擬的優點。適合功率元件表面貼裝 SMT。無需散熱器，體積大大縮小、散熱效果極好，良好的絕緣性能和機械性能。

參考網頁
http://ejournal.stpi.org.tw/NSC_INDEX/Journal/EJ0001/9803/9803-03.pdf

發表日期：2009/12/28 下午 11:06:00

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