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在LED燈具的散熱途徑上,熱從LED晶元產生後,經由熱傳導的方式,越過各種封裝材料而到達燈具外殼而散熱到空氣中。在這個熱傳導的過程中,有兩個主要的導熱瓶頸:一是與晶元直接接觸的散熱基板,目前已有陶瓷(氧化鋁或氮化鋁)提供有效且成本合理的導熱方式。另外一個是瓶頸是系統電路板。當然陶瓷也可以當做系統路板,而且特性最好,但終究是成本高了些,所以如果成本壓力大的燈具,就只好退而求其次,使用鋁基板(MCPCB)。鋁基板有眾多好處,但最可惜的就是,上下層金屬間的導熱絕緣層材料導熱係數隻有10W/mk左右,相較於金屬鋁~200W/mk或銅~400W/mk,反而成了熱傳導的一個阻礙。而目前大家努力的目標,多半是集中在改善導熱絕緣層材料上。
璦司柏希望提供給LED業者最好且最具競爭力的散熱解決方案,利用微影技術,在電路層和散熱鋁板間開出一個非常容易導熱的銅通道,把LED元件的熱經由銅通道導到散熱板上,就不要特殊的導熱絕緣層材料了。這個概念如圖一所示,這個通道我把它稱為熱捷徑(Easy Heat Path)。
圖一、熱捷徑示意圖
實際做出來的剖面圖如圖二所示。
圖二、熱捷徑剖面圖
這個結構最特別的是,銅和散熱板是一體成型的,熱的傳導不會遇到介面的阻礙。熱從LED元件走熱捷徑而散到Al板上,而電仍舊走上層銅電路。這個結構,就是一種熱電分離。當然,最重要的是,不會增加成本!
利用上述原理所製作出來的COB鋁基板如圖三、四
圖三:利用熱徢徑完成之COB成品單體
圖四:利用熱徢徑完成之COB成品
固晶區將晶元產生的熱,經由熱徢徑直接傳到下方的鋁基板,不須經過絕緣層,電則走上層銅線路。這種結構的絕緣層,崩潰電壓,經實測( 75um 厚度),在4kV之上,和一般鋁基板相似。
作者:璦司柏電子股份有限公司(總經理 莊弘毅 博士 研發處副理 廖政龍 博士)