淺談LED街燈風扇以外的新散熱解決方案

　　受限于技術，LED目前的轉換效率仍然不令人滿意，也就是說有一部分的電能會轉換成熱能，因而散熱問題是LED照明面臨的重要挑戰。尤其LED發光熱能是集中于小范圍，因此在電力輸入功率較大的路燈應用中，LED接口溫度相當高，再加上路燈為長時間持續工作，熱能的產生更為可觀，因此若散熱模塊不能有效散熱，LED街燈便會出現嚴重的光衰現象，導致使用壽命大幅縮短。隨著中國大陸近年力推“十城萬盞”半導體照明應用工程政策，LED街燈裝設數量迅速增多，LED街燈光衰問題更為突顯。

　　LED光衰現象和散熱效能息息相關，為有效達成散熱目的，相關業者紛紛循各種途徑尋求解決之道。就整體的散熱設計來看，散熱基板材料與LED晶粒封裝方式極為關鍵。首先，LED散熱基板的運作方式為利用散熱基板材料本身的熱傳導性，將熱源從LED導出，而從LED散熱途徑來看，又可將LED散熱基板細分為LED晶粒基板與系統電路板兩大類，此兩種散熱基板分別承載著LED晶粒與LED芯片。其中，LED晶粒基板主要是作為將LED晶粒的熱能傳導至系統電路板的的媒介;系統電路板則是負責將熱能傳導至散熱鰭片、外殼或大氣中的材料。

　　慎選散熱基板材質及導熱膠

　　在系統電路板散熱這個部分，早期LED產品的系統電路板多以PCB為主，但隨著LED街燈應用等高功率LED需求的增加，PCB材料的散熱能力不足以應付，因此業界已發展出高熱導系數鋁基板(MCPCB)，主要是利用金屬材料散熱較佳的特性達到高功率產品散熱的目的。

　　除了散熱基板的材料需要注意外，鋁基板黏合使用的導熱膠也必須慎選。冠品化學研發部副總經理葉圣偉博士指出，部分廠商以為導熱膠膜或導熱膠墊越厚越好，卻忽略越厚則熱阻越大。再者，導熱膠膜或軟質導熱墊片并無法與基板真正密合，存在于貼合面的許多孔隙是另一種形式的熱阻質。綜合這些因素，散熱導熱的效率將有所降低，需用對導熱膠才能降低熱阻。

　　網印施工的軟陶瓷導熱膠為軟質半液態，在網印機刮刀涂布于鋁基板時，導熱粒子會滲入基板表面的孔隙并予以填滿，進而形成完全平整且無孔隙的平面，與LED晶粒載板黏合時會完全密合，如此就能減少熱阻，熱度可迅速被傳導出去，LED晶粒環境溫度隨之降低，LED街燈的光衰現象自然得以延緩發生。他并強調，網印施工的軟陶瓷導熱膠具有延展性，在高溫烘烤或回焊時，會隨著鋁基板的熱脹冷縮一起變化，應力非常小，因此不會造成鋁基板彎曲，甚至是爆板。

　　盡管系統電路板能將LED芯片所產生的熱有效散熱至大氣環境，但是首先是LED晶粒所產生的熱能必需有效的從晶粒傳導至系統電路板，否則，隨著LED功率的提升，整體LED的散熱瓶頸將出現在LED晶粒散熱基板。目前市面上LED晶粒基板主要以陶瓷基板為主，依線路備制方法不同略可區分為厚膜陶瓷基板、低溫共燒多層陶瓷，以及薄膜陶瓷基板三種，其中薄膜陶瓷基板為相對較新的技術，可有效滿足倒裝片(FlipChip)封裝方式所要求的布線精確度與燒結收縮比例問題。