LED新應(yīng)用帶動(dòng)封裝基板新革命（二）

　　在LED產(chǎn)業(yè)前景一片看好時(shí)，高功率LED是目前大家關(guān)注的焦點(diǎn)，發(fā)展高功率的利基點(diǎn)，除了考量臺(tái)灣產(chǎn)業(yè)本身的結(jié)構(gòu)鏈、高功率的組態(tài)和散熱方式、散熱基板的發(fā)展背景以及目前散熱基板的技術(shù)演進(jìn)。

　　LED散熱的原理與結(jié)構(gòu)

　　高功率的LED，所輸入能源只有20%轉(zhuǎn)化成光，其余的都以熱的形態(tài)消耗掉，若這些熱能未能及時(shí)的排出外界，那么LED的壽命就會(huì)因此大打折扣。那么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(zhì)的導(dǎo)熱性所影響，熱的散逸途徑不外乎傳導(dǎo)、對流、輻射這3大類，而LED的封裝材料里積聚的熱能，大部分是以傳導(dǎo)方散出，所以封裝方式和材質(zhì)選用就相當(dāng)關(guān)鍵。

　　傳統(tǒng)砲彈型封裝，以插件式運(yùn)用，廣泛運(yùn)在家電或是通訊產(chǎn)品的指示燈，?？吹降念伾酁榧t、黃、綠色光等，但因?yàn)榇蟛糠諰ED產(chǎn)生的熱只能藉由2根導(dǎo)線，往組裝的基板上導(dǎo)熱，散熱效果不佳。

　　平板型的封裝方式，因?yàn)檎w與基板貼合，整體導(dǎo)熱面積增加，加上近年來基板材質(zhì)已針對散熱，作許多研發(fā)與改良，LED運(yùn)用也就更為廣泛。

　　圖說：傳統(tǒng)與新型態(tài)的封裝方式。(資料來源：http://www.lumileds.com/)

　　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(dǎo)系數(shù)鋁基板、陶瓷基板、軟式印刷電路板、金屬復(fù)合材料。硬式印刷電路板(Printed Circuit Board;PCB)，多用于各項(xiàng)電子基板，最常見到的就是電腦內(nèi)部的各項(xiàng)元件，如主機(jī)板、顯示卡、音效卡…等。臺(tái)灣發(fā)展了30多年，有完整的體系，從上游到下游，有助于LED基板的發(fā)展。

　　傳統(tǒng)的PCB板，無法乘載高功率的熱能，發(fā)展仍停在低功率的LED，但由于轉(zhuǎn)型、投資、技術(shù)等其他考量，并不會(huì)往高功率的LED生產(chǎn)研發(fā)方向規(guī)劃，而會(huì)以現(xiàn)有的機(jī)臺(tái)、或是利用其它電子基板技術(shù)轉(zhuǎn)移到LED運(yùn)用上，達(dá)到降低成本、提高效率目的。

　　高熱導(dǎo)系數(shù)鋁基板(Metal Core PCB;MCPCB)，是以PCB將下方基材改為鋁合金，一般來說純鋁的散熱系數(shù)k(W/mK)較鋁合金高，但由于純鋁的硬度不高造成使用上的困難，所以會(huì)以鋁合金的型式，來制作基板。

　　在MCPCB國內(nèi)廠商發(fā)展出不同型態(tài)的種類，有以軟板取代氧化鋁板方式，發(fā)揮高效能的散熱，也有的廠商改變樹脂配方，不但將涂布的關(guān)鍵技術(shù)提升，也顧慮到基材的環(huán)保問題。

　　圖說：傳統(tǒng)電子零件用PCB板與LED用PCB板，在材料本質(zhì)上架構(gòu)相同，但為了達(dá)到不同用途，還是會(huì)有微小差異。

　　陶瓷基板目前有3大類，Al2O3(氧化鋁)、LTCC(低溫共燒陶瓷)、AlN(氮化鋁)，技術(shù)門檻性而言，但AlN最高、LTCC次之。由陶瓷燒結(jié)而成得LED基板，有散熱性佳、耐高溫、耐潮濕等優(yōu)點(diǎn)。但是價(jià)格高出傳統(tǒng)基板數(shù)倍，所以至今仍不是散熱型基板主要元件，但若不考慮價(jià)格因素，陶瓷基板是為最佳首選。

　　未來需要耐高溫的LED，會(huì)以需長時(shí)間照明的路燈、需強(qiáng)光照明的醫(yī)療燈具...等用途為主，陶瓷基板的優(yōu)勢，要選擇需高度散熱的商品，且需有完備規(guī)格，才能符合生產(chǎn)效益比，才會(huì)有前景。

　　圖說：不同種類陶瓷基板，以瓦數(shù)、內(nèi)部顏色元件作區(qū)分。

　　軟式印刷電路板(FPC)具有重量輕、可撓性、厚度薄、運(yùn)用空間靈活等優(yōu)點(diǎn)，熱傳導(dǎo)系數(shù)優(yōu)于傳統(tǒng)PCB基板或是MCPCB基板，且應(yīng)用面積大于陶瓷基板。

　　圖說：軟性電路板的基本結(jié)構(gòu)，由膠片組成，具有高度可曲撓性，可以用于狹窄空間中。(資料來源：http://www.mektec.com.tw)

　　圖說：軟性電路板已廣為運(yùn)用在LED基板上，其柔軟特色，可簡單組裝在空間狹小的電器內(nèi)。

　　金屬復(fù)合技術(shù)，學(xué)理上熱傳導(dǎo)率高、導(dǎo)熱性好，工研院曾發(fā)表過相關(guān)技術(shù)，但相關(guān)技術(shù)仍處于實(shí)驗(yàn)階段，良率偏低，目前在市場并沒有正式生產(chǎn)。

　　目前市場LED基板選用方式

　　PCB板屬于低功率LED封裝，而大于1W(瓦)則以MCPCB為主，以億光電子為例，并沒有著重在任何基板種類，而完全是以市場需求和產(chǎn)品特性區(qū)分，用適合的素材匹配出最合宜的商品。相對于億光這類生產(chǎn)多元商品的公司，禾伸堂則把主力放于陶瓷基板產(chǎn)品，一類由公司自行設(shè)計(jì)規(guī)格占總體10%，其余占90%則是由下游廠商委托制造。軟板具有可曲撓性，可應(yīng)用于特殊結(jié)構(gòu)，且熱導(dǎo)率與MCPCB接近，特別適用在小體積、需折疊類型的商品。

　　LED散熱基板的市場需求量，預(yù)估2009年會(huì)迅速的膨脹，相機(jī)閃光燈、手機(jī)面板背光、按鍵，車用燈、顯示器、筆記型電腦、桌上型顯示器、電視的背光源，以及室內(nèi)照明、路燈...等。都將由LED扮演要角，在未來的商機(jī)非常可觀。