隨著LED照明的需求日趨迫切,，高功率LED的散熱問題益發(fā)受到重視,，因為過高的溫度會導致LED發(fā)光效率衰減；LED運作所產(chǎn)生的廢熱若無法有效散出,，則會直接對LED的壽命造成致命性的影響，因此,，近年來高功率LED散熱問題的解決成為許多相關業(yè)者的研發(fā)標的,。

 對于大功率照明LED散熱技術，各家公司可說是各顯神通,，例如臺灣的光?？萍急惆l(fā)展出‘COHS封裝散熱技術’，光?？萍际抢帽旧磔d板設計能力的優(yōu)勢,，將LED直接封裝在高導熱性的銅基座上，銅的高導熱性就如同散熱器的角色,，再加上以電路設計及自有工藝克服絕緣膜與銅材質(zhì)間的附著性問題,，便發(fā)展出所謂的COHS技術(Chips On Heat Sink)，并已擁有47項COHS相關專利,。

 COHS散熱技術前景可期

 光?？萍急硎荆摴镜?lsquo;COHS散熱技術’有別于傳統(tǒng)COB封裝方式,，省去了芯片與基座間不必要的熱阻材,，且采用比鋁的導熱性更佳的銅做為基板，而針對60W以上的燈芯模塊,，更加入了均溫板的概念,，能將熱能更快速地傳導開來。整體而言,，此技術的優(yōu)點包括模塊熱阻低,、容易控制結(jié)面溫度、可提供量測結(jié)面溫度的測試點,、具低成本包裝的結(jié)構(gòu),、安裝簡易、散熱效果佳等等,。目前光?？萍嫉漠a(chǎn)品已實際應用在山東省慶云縣的LED路燈工程,、北京市大興區(qū)LED路燈工程及各式室內(nèi)、室外照明等,。

 在日前于韓國產(chǎn)業(yè)技術大學中舉辦的新產(chǎn)品測試中,，光海科技120瓦(W)模塊的電極溫度約為攝氏70度,，其他公司60瓦等級模塊的電極溫度卻高達攝氏150度,，后者的功率未及光海產(chǎn)品一半，電極溫度卻高出許多,，足見光海散熱技術的優(yōu)勢,。據(jù)了解，為求進軍韓國市場,，光?？萍紝⑼顿Y1,000萬美元于南韓京畿道建設產(chǎn)線。

 COHS散熱技術是采用銅基板,，目前另一頗受注目的散熱技術則是采用陶瓷基板,，由陶瓷基板的成本頗具競爭力，且具有與半導體有接近的熱膨脹系數(shù)與高耐熱能力,，能有效地解決熱歪斜及高溫工藝問題,，因此。現(xiàn)階段許多公司紛紛投入陶瓷基板技術的研發(fā),，例如同欣電子,。

 陶瓷基板散熱

 同欣電子總經(jīng)理劉煥林便表示，LED陶瓷基板將是同欣電子未來的主要成長動能,。該公司的產(chǎn)品為DPC陶瓷基板?，F(xiàn)階段較普遍的陶瓷散熱基板種類共有HTCC、LTCC,、DBC,、DPC四種，其中,，DPC(Direct Plate Copper)是將陶瓷基板利用真空濺鍍鍍上銅層,，再利用顯影工藝制造線路，其工藝結(jié)合材料與薄膜工藝技術,，為近年最普遍使用的陶瓷散熱基板,。

 基本上，LED散熱基板主要分為金屬與陶瓷基板,。金屬基板以鋁或銅為材料,，由于技術成熟，且具成本優(yōu)勢，目前為一般LED產(chǎn)品所采用,。而陶瓷基板線路對位精確度高,，為業(yè)界公認導熱與散熱性能極佳材料，是目前高功率LED散熱最適方案,，雖然成本比金屬基板來得高,，但照明要求的散熱性及穩(wěn)定性高于筆記本電腦、電視等電子產(chǎn)品,，因此,，包括Cree、歐司朗,、飛利浦及日亞化等國際大廠,，都使用陶瓷基板作為LED晶粒散熱材質(zhì)。

 比較各種陶瓷散熱技術,，其中,，HTCC(高溫共燒多層陶瓷基板)屬于較早期發(fā)展之技術，但由于其較高的工藝溫度(1300到1600℃),，使其電極材料的選擇受限，且制作成本相當昂貴,，目前漸漸被LTCC取代,。此外，DPC陶瓷基板導熱效果又優(yōu)于低溫陶瓷共燒(LTCC)與散熱鋁基板,，因此DPC陶瓷基板散熱技術近年頗受看好,，同欣電子表示，該公司目前陶瓷基板仍供不應求,，產(chǎn)能方面鶯歌廠月產(chǎn)能30萬片(每片為4吋×4吋,，每片顆數(shù)為440到890顆(視設計而定)，菲律賓廠月產(chǎn)能10萬片,，近期將有5萬片新產(chǎn)能加入,，整體而言，由于LED取代傳統(tǒng)照明為未來趨勢,，因此同欣電子將長期獲益自此一應用,。

 被動組件業(yè)者順勢跨入

 看好陶瓷基板在LED散熱的應用，大毅除被動組件與保護組件的制造外,，于2010年更進一步投入LED散熱基板市場,；制造高功率LED散熱基板，該公司是利用目前既有的專業(yè)保護組件黃光微影薄膜工藝以及精密電鑄技術能力,，加上由該公司自行研發(fā)的雷射切割鑿孔設備,，導入氧化鋁以及氮化鋁作為散熱基板材料，納入生產(chǎn)工藝開始進行量產(chǎn)，可滿足LED產(chǎn)品封裝的設計與散熱需求,。

 大毅科技董事長江財寶表示,，由于LED陶瓷散熱基板的工藝與大毅現(xiàn)有的保護組件產(chǎn)品工藝相仿，并且在材料與設備上更是有許多相同之處,，因此能利用原本保護組件使用的陶瓷基板工藝共通性,，制造出高功率LED散熱用陶瓷基板產(chǎn)品。他并指出,，大毅科技推出的高功率散熱基板已送各LED封裝大廠認證,，且將積極針對LED散熱基板產(chǎn)品進行三大領域布局，一為晶粒封裝市場,，鎖定億光等LED封裝大廠客戶,；其次為LED 照明基板，第三為LED背光源基板,。目前大毅在前兩項領域已開始小量出貨,。

 同樣是從保護組件跨入LED散熱基板的業(yè)者還有璦司柏電子，該公司總經(jīng)理莊弘毅表示,，璦司柏電子是由保護組件起家,，成立于2009年6月，目前營運項目以精密陶瓷之線路設計為主,、而主要工藝有薄膜散熱基板,、黃光微影等技術等。莊弘毅表示,，海內(nèi)外大廠為節(jié)省LED組件空間并兼顧線路保護的功能,，多希望將保護組件直接建立陶瓷基板中，而不需要再額外添加保護組件,，如防靜電的二極管,，而璦司柏目前所研發(fā)的新產(chǎn)品，便是在線路設計時將保護組件放入,，如此就不需額外置入,，可大幅節(jié)省成本，且此種技術可將體積縮小,，減少20％~30％的空間,。此外，璦司柏自行開發(fā)的多層導通孔結(jié)構(gòu)增加了熱傳導的路徑,，可降低LED晶粒與陶瓷散熱基板的熱阻,，更能有效提升LED發(fā)光效率。

莊弘毅進一步表示,，璦司柏電子研發(fā)團隊累積十年年的薄膜組件開發(fā)經(jīng)驗,，在去年已完成第三代薄膜專業(yè)代工的生產(chǎn)線,，主推薄膜陶瓷基板作為LED晶粒的散熱基板，可改善厚膜陶瓷基板,、低溫共燒多層陶瓷對位的精準度等問題,。整體而言，薄膜散熱基板運用濺鍍,、電/電化學沉積,，以及黃光微影工藝制作而成，具備以下特點：低溫工藝(300℃以下）,，避免高溫材料破壞或尺寸變異的可能性,；使用黃光微影工藝，讓基板上的線路更加精確,；金屬線不易脫落等特點,，因此薄膜陶瓷基板適用于高功率、小尺寸,、高亮度的LED,。

 除上述大毅及璦司柏外，禾伸堂亦是從被動組件跨入LED陶瓷基板領域,，該公司董事長唐錦榮表示,，禾伸堂的陶瓷散熱基板主要應用于高瓦數(shù)LED照明以及太陽能等領域，唐錦榮分析,，因陶瓷與LED對熱的膨脹幅度相同,，陶瓷基板未來將廣泛應用在LED散熱，出貨量可望有大幅成長,。

 據(jù)了解，禾伸堂因為擁有陶瓷及粉末技術的研發(fā)設備與工藝,，因此在2003年跨入LED散熱基板,，主要使用「薄膜陶瓷基板」技術，不過由于LED散熱基板通過國際大廠認證時間長,，直到近期才有明顯收獲,，目前LED散熱基板月產(chǎn)能10萬片，可貢獻一年營收7到8億元,，未來會再發(fā)展至月產(chǎn)30萬片,。

 LED照明模塊整體散熱

 除了利用基板新技術強化散熱效果外，LED照明模塊的整體散熱機能亦是另一重點,。在此領域,，建準電機已于今年推出LED燈具節(jié)能散熱模塊。建準電機三十年來專注馬達核心技術,，以自有專利技術深耕散熱風扇,、散熱模塊,，并提供有關散熱領域之有效整合解決方案。該公司表示,，以節(jié)能減碳為產(chǎn)品設計重點的LED燈具節(jié)能散熱模塊,，具有三大創(chuàng)新設計，即風扇雙向運轉(zhuǎn)的自動除塵設計,、可防止熱空氣回流之專利阻隔環(huán)設計以及靜音低于20 Phon的寧靜散熱,，為LED照明產(chǎn)業(yè)提供極佳的散熱管理方案。該公司今年推出全新「One-module」概念的LED燈具散熱模塊,，是將LED散熱模塊簡化為標準品,，一款散熱模塊可應用于多款LED燈具，可簡化客戶端的設計流程,，并彈性應用于LED球燈,、筒燈、MR16投射燈,、LED路燈等各式LED燈具,；目前此散熱模塊已出貨至歐洲LED知名大廠。

 同樣看好LED照明市場,，超眾也是積極在LED燈具散熱模塊領域布局,，該公司表示，LED路燈散熱模塊在去年出貨2萬盞,，今年出貨量維持水平,，明年市場則頗為看好。超眾總經(jīng)理吳惠然指出,，現(xiàn)階段業(yè)界傳出LED路燈故障,，多因散熱問題無法解決，事實上散熱模塊是由金屬結(jié)構(gòu)所組成,，其材質(zhì)皆為銅鋁等五金件,，并透過本身之熱傳導設計與散熱原理，將熱能排放至環(huán)境中,，進而達成熱平衡,，無需再藉助其它額外動力即可發(fā)揮散熱功效，所以當LED散熱模塊通過測試之后,，即不容易再有問題發(fā)生,。他并認為隨著LED售價日趨降低，勢必將于未來取代傳統(tǒng)照明燈具,，LED散熱模塊也將日趨重要,，超眾將持續(xù)經(jīng)營此市場區(qū)隔。

 導熱化學材料

 如上所述,，LED朝著高功率發(fā)展已是必然的趨勢,，導熱,、散熱相關問題的解決也就勢在必行，解決此類問題的途徑相當多元,，除前面所列舉的方式外,，冠品化學則是以化學品角度切入。冠品化學研發(fā)部主管葉圣偉表示,，為協(xié)助LED業(yè)者解決散熱問題,，近年來冠品化學以總體熱阻的概念，研發(fā)出一款新型LED絕緣導熱膠,，該項產(chǎn)品配合散熱型LED白色背光油墨,，不但能協(xié)助業(yè)者降低至少50％到70％的成本，更因為其熱阻值低于0.6c㎡ K/W,，能快速有效排除熱能,，讓LED光能轉(zhuǎn)換更有效發(fā)揮。

 葉圣偉表示,，LED產(chǎn)品熱阻要降低,，不僅僅是要用對導熱膠，還要改善導熱膠所接合的各種介質(zhì)的接口熱阻,，例如磊晶與基板,、基板與散熱模塊，如果在磊晶黏著時就以絕緣導熱膠在磊晶底部涂布,，電路板與導熱鋁基板間也整體涂布絕緣導熱膠,，再與散熱模塊黏合，就能徹底降低總體熱阻,，讓LED的效率更為有效發(fā)揮,。

 西安麟字半導體照明有限公司雖然主要從事大功率LED照明產(chǎn)品研發(fā)及生產(chǎn)，但該公司在導熱材料上亦頗有研究,。該公司的技術核心人物---光源設計總工程師魏漢麟所獨自設計生產(chǎn)的超高溫導熱銀膠便已獲得國家專利,，由于這項技術成就，也就奠定了西安麟字半導體照明在大功率LED封裝及散熱技術的獨到之處,。由魏漢麟領軍的西安麟字半導體研發(fā)團隊為由多名回國留學生人員及20多名碩士研究生組成。

 該公司所推出的「麟字照明」系列產(chǎn)品在LED照明的封裝和散熱技術方面頗有進展,，例如高亮度多芯片集成式封裝LED面光源,，便具有高效光通量80LM/W、超大功率1W-200W,，獨特的封裝技術可促成低光衰,，絕佳的散熱技術設計則確保了長壽命。由于研發(fā)有成,，西安麟字產(chǎn)品目前已廣泛應用于道路照明,、隧道照明,、工廠和礦山井下照明、室內(nèi)照明,、景觀照明及廣告照明等領域,，更遠銷歐洲、美國,、日本等地,。

 LED散熱技術新方向

 除上述技術外，可以想見為解決散熱問題,，產(chǎn)官學界仍將繼續(xù)探索相關技術,，例如臺灣工研院便積極研發(fā)奈米碳球散熱涂裝粉體(CNC Thermal dissipate power coating materials)技術?；旧?，傳統(tǒng)的熱對流散熱方式，是透過增加表面積,，然后用風扇去吹,，來達到散熱效果。不但散熱效果差,，還需要另外再耗能,，用電風扇去促進空氣對流，而此項新技術藉由靜電粉體涂布在金屬材表面,，然后透過將熱轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽?，以紅外線輻射的方式進行散熱。工研院南分院奈米粉體與薄膜科技中心鐘豐元指出,，目前測試下來,，平均都可以降溫達6度以上。

 不可諱言,，在節(jié)能減碳趨勢的帶動下,，LED照明已是不可檔的趨勢，而散熱技術的進展更攸關普及的速度及范圍,，可以想見,，未來更新及更先進的散熱技術將繼續(xù)出現(xiàn)，以推動LED照明的全面到來,。