1、簡介
LED模組現今大量使用在電子相關產品上，隨著應用範圍擴大以及照明系統的不斷提升，約從1990年開始高功率化的要求急速上升，尤其是以白光高功率型式的需求最大，現在的照明系統上所使用之LED功率已經不只1W、3W、5W甚至到達10W以上，所以散熱基板的散熱效能儼然成為最重要的議題。影響LED散熱的主要因素包含了LED晶粒、晶粒載板、晶片封裝及模組的材質與設計，而LED及其封裝的材料所累積的熱能多半都是以傳導方式散出，所以LED晶粒基板及LED晶片封裝的設計及材質就成為了主要的關鍵。 2、散熱基板對於LED模組的影響
LED從1970年以後開始出現紅光的LED，之後很快的演進到了藍光及綠光，初期的運用多半是在一些標示上，如家電用品上的指示，到了2000年開始，白光高功率LED的出現，讓LED的運用開始進入另一階段，像是戶外大型看版、小型顯示器的背光源等 (如圖一)，但隨著高功率的快速演進，預計從2010年之後，車用照明、室內及特殊照明的需求量日增，但是這些高功率的照明設備，其散熱效能的要求也越益嚴苛，因陶瓷基板具有較高的散熱能力與較高的耐熱、氣密性，因此，陶瓷基板為目前高功率LED最常使用的基板材料之一。 .. 閱讀全文

1、前言 隨著全球環保的意識抬頭，節能省電已成為當今的趨勢。LED產業是近年來最受矚目的產業之一。發展至今，LED產品已具有節能、省電、高效率、反應時間快、壽命週期長、且不含汞，具有環保效益…等優點。然而通常LED高功率產品輸入功率約為20%能轉換成光，剩下80%的電能均轉換為熱能。 一般而言，LED發光時所產生的熱能若無法導出，將會使LED結面溫度過高，進而影響產品生命週期、發光效率、穩定性，而LED結面溫度、發光效率及壽命之間的關係，以下將利用關係圖作進一步說明。 圖一為LED結面溫度與發光效率之關係圖，當結面溫度由25℃上昇至100℃時，其發光效率將會衰退20%到75%不等，其中又以黃色光衰退75%最為嚴重。此外，當LED的操作環境溫度愈高，其產壽命亦愈低(如圖二所示)，當操作溫度由63℃昇到74℃時，LED平均壽命將會減少3/4。因此，要提昇LED的發光效率，LED系統的熱散管理與設計便成為了一重要課題，在了解LED散熱問題之前，必須先了解其散熱途徑，進而針對散熱瓶頸進行改善。 .. 閱讀全文

碳化矽(SiC)又稱金鋼砂或耐火砂。碳化矽是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生產綠色碳化矽時需要加食鹽)等原料在電阻爐內經高溫冶煉而成。碳化矽主要分為黑色碳化矽和綠色碳化矽兩種，均為六方晶體，比重為3.20～3.25，顯微硬度為2840～3320kg/mm2。其中：黑碳化矽是以石英砂，石油焦和優質矽石為主要原料，通過電阻爐高溫冶煉而成。其硬度介於剛玉和金剛石之間，機械強度高於剛玉，性脆而鋒利。綠碳化矽是以石油焦和優質矽石為主要原料，添加食鹽作為添加劑，通過電阻爐高溫冶煉而成。其硬度介於剛玉和金剛石之間，機械強度高於剛玉。 碳化矽的硬度很大，具有優良的導熱和導電性能，高溫時能抗氧化。可以作為磨料，可用來做磨具，如砂輪、油石、磨頭、砂瓦類等。還可以作為冶金去氧劑和耐高溫材料。碳化矽主要有四大應用領域，即: 功能陶瓷、高級耐火材料、磨料及冶金原料。並且高純度的單晶，可用於製造半導體、製造碳化矽纖維。碳化矽(SiC)由於其獨特的物理及電子特性，在一些應用上成為最佳的半導體材料: 短波長光電元件，高溫，抗幅射以及高頻大功率元件。主要優勢如下： 1. 寬能級(eV)
4H-SiC: 3.26 6H-Sic: 3.03 GaAs: 1.43 Si: 1.12 .. 閱讀全文

熱阻(thermal resistance)，是物體對熱量傳導的阻礙效果。熱阻的單位為℃/W，即物體持續傳熱功率為1W時，導熱路徑兩端的溫差。LED的熱阻是指LED點亮後，熱量傳導穩定時，晶片表面每1W耗散，PN結點的溫外與連線的支加或散熱基板之間的溫度差就是LED的熱阻Rth。熱阻值一般常用θ或是R表示，其中Tj為接面位置的溫度，Tx為熱傳到某點位置的溫度，P為匯入的發熱功率。熱阻大表示熱不容易傳遞，因此套件所產生的溫度就比對高，由熱阻可以判斷及預測套件的發熱狀況。℃/W數值越低，表示晶片中的熱量向外界傳導越快。因此，降低了晶片中PN結的溫度有利於LED壽命的延長。 那麼影響LED元件熱阻的主要因素有哪些呢？如何降低LED元件的熱阻呢？ 1、LED晶片架構與原物料也是影響LED熱阻大小的因素之一，減少LED本身的熱阻是先期條件；
2、不同導熱系數的熱沉材料，如銅、鋁等對於LED熱阻大小的影響也很大，因此選取合適的熱沉材料也是降低LED元件熱阻的方法之一。
3、即使用相同的熱沉材料，也和散熱面積的大小有直接關係，二次散熱設計好，面積大，也就相應地降低了熱阻，這對LED的發光效率和壽命的延長有很大作用。 .. 閱讀全文

LED的散熱問題是LED廠家最頭痛的問題，不過可以採用鋁基板，因為鋁的導熱係數高，散熱好，可以有效的將內部熱量導出。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。 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。 .. 閱讀全文

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、金屬複合材料等。一般低功率LED封裝採用普通電子業界用的PCB版即可滿足需求，但是超過0.5W以上的LED封裝大多改用金屬系與陶瓷系高散熱基板，主要原因是基板的散熱性對LED的壽命與性能有直接影響，因此封裝基板成為設計高輝度LED商品應用時非常重要的元件。 在一般的電轉換成光的過程中，有將近80%成了熱量。這麼多的熱量，靠兩個引腳能把那麼多熱量完全導出去是不可能的。我們要靠熱沉來散熱。其實大量熱量在那麼小空間內不會燒掉顆粒，但會讓光越來越弱，也就是我們通常所說的光衰。只有熱量散發出去的快，光衰才越小。 .. 閱讀全文

目前LED封裝基板散熱設計，大致分成LED晶片至封裝體的熱傳導、及封裝體至外部的熱傳達兩大部分。使用高熱傳導材時，封裝內部的溫差會變小，此時熱流不會呈局部性集中，LED晶片整體產生的熱流，呈放射狀流至封裝內部各角落，所以利用高熱傳導材料，可提高內部的熱擴散性。

金屬高散熱基板材料可分成硬質與可撓曲兩種基板。結構上，硬質基板屬於傳統金屬材料，金屬LED封裝基板採用鋁與銅等材料，絕緣層部分多采充填高熱傳導性無機填充物，擁有高熱傳導性、加工性、電磁波遮蔽性、耐熱衝擊性等金屬特性，厚度方面通常大於1mm，大多都廣泛應用在LED燈具模組，與照明模組等，技術上是與鋁質基板具相同高熱傳導能力，在高散熱要求下，相當有能力擔任高功率LED封裝材料。 .. 閱讀全文