[转]大功率LED灯封装金属基板加速取代环氧树脂
在过去很长的一段时间里LED灯主要应用于显示领域，这时对于LED的散热性要求不高，LED主要利用树脂基板进行封装。
随着LED灯光效的不断提升，LED灯制造成本持续下滑，再加上蓝光LED发光效率大幅改善，白色荧光粉的技术进步，让LED的产业范围不断扩大，包括液晶、照明、汽车等业者，也开始积极考虑应用LED的可能性。此外，液晶面板业者面临欧盟规范，需正视将冷阴极灯管全面无水银化的环保压力，造成市场对于大功率LED的需求更加急迫。业者对于大功率LED的期待是，能达到省电、高亮度、长使用寿命、高色彩还原度，这就需要达到很高的散热性能力，也是大功率LED封装基板必需的条件。
LED灯封装除了保护内部LED芯片外，还具LED芯片与外部作电气连接、散热的功能。1个LED灯能达到几百或几千流明，这基本上不是大问题，若热处理没有做好导致结温升高的话，LED灯的亮度和寿命会下降很快。因此如何去处理散热来保持低结温以延长LED灯的寿命，降低光衰发生，对于LED来说是十分重要的技术要求。
以往LED是使用低热传导率树脂进行封装，由于环氧树脂耐热性比较差，可能会出现的情况是，当LED灯中最昂贵的芯片的寿命还没到一半，却因为环氧树脂出现变质导致整个LED灯报废，除此之外，不仅因为热现象会对环氧树脂产生变化，甚至短波长也会对环氧树脂产生破坏，这是因为白光LED发光光谱中，也包含短波长光线，而环氧树脂却相当容易受白光LED中的短波长光线破坏，即使是低功率白光LED，已能使环氧树脂破坏现象加剧，更何况大功率白光LED所发出的短波长光线更多，大功率LED灯的损坏比低功率灯更加快速，甚至有些产品在连续点亮后的使用寿命仅5,000小时，甚至更短。与其不断克服因旧有封装材料环氧树脂带来的困扰，不如寻求新一代的封装材料。
因此最近几年逐渐改用高热传导陶瓷，或是金属树脂封装结构，就是为了解决散热、与强化原有特性做的努力。LED芯片大功率化常用方式是：芯片大型化、改善发光效率、采用高取光效率的封装、及大电流化。这类做法虽然电流发光量会呈比例增加，不过发热量也很大，必须要有很强大的散热能力。在此背景下具有低成本的金属基板技术，就成了大功率LED灯一个备受关注的新技术。
过去由于LED输出功率较小，因此使用传统FR4等玻璃环氧树脂封装基板，并不会造成太大的散热问题，但应用于照明用的大功率LED，其发光效率约为20%~30%左右，虽芯片面积相当小，整体消费电力也不高，不过单位面积的发热量却很大。一般来说，树脂基板的散热，只能够支持0.5W以下的LED，超过0.5W以上的LED，多改用金属或陶瓷高散热基板进行封装，主要原因是，基板的散热性直接影响LED寿命与性能，因此封装基板成为设计高亮度LED灯的设计重点。
关于LED封装基板散热设计，目前大致可以分成LED芯片至封装体的热传导、及封装体至外部的热传达两大部分。使用高热传导材时，封装内部的温差会变小，此时热流不会呈局部性集中，LED芯片整体产生的热流呈放射状传导到四面八方，可显著提高散热能力。
多数99led业者均认为，随LED芯片大型化、大电流化、大功率化发展，会加速金属封装取代传统树脂封装方式。
就目前金属高散热基板材料而言，可分成硬质与可挠曲两种基板，结构上，硬质基板属于传统金属材料，金属LED封装基板采铝与铜等材料，绝缘层部分，大多采充填高热传导性无机填充物，拥有高热传导性、加工性、电磁波遮蔽性、耐热冲击性等金属特性，厚度方面通常大于1mm，大多都广泛应用在LED灯具模块，与照明模块等，技术上是与铝质基板具相同高热传导能力，在高散热要求下，具备相当能力担任大功率LED封装材料。
可挠曲基板的出现，原期望应用在汽车导航的LCD背光模块薄形化需求而开发，以及大功率LED可以完成立体封装要求下产生，基本上可挠曲基板以铝为材料，是利应用铝的高热传导性与轻量化特性，制成高密度封装基板，透过铝质基板薄板化后，达可挠曲特性，并且也能够具高热传导特性
一般而言，金属封装基板热传导率大约是2W/(^mK)，但由于高效率LED的热效应更高，所以为了满足达到4~6W/(^mK)热传导率的需要，目前已有热传导率超过8W/(^mK)的金属封装基板。由于硬质金属封装基板主要目的是，能够满足大功率LED的封装，因此各封装基板业者正积极开发可以提高热传导率的技术。虽然利用铝板质补强板可以提高散热性，不过却有成本与组装的限制，无法根本解决问题。
金属封装基板的缺点是金属热膨胀系数很大，当与低热膨胀系数陶瓷芯片焊接时，容易受热循环冲击，所以当使用氮化铝封装时，金属封装基板可能会发生不协调现象，因此必需克服LED中，各种不同热膨胀系数材料，所造成的热应力差异，提高封装基板的可靠性。
高热传导挠曲基板是在绝缘层黏贴金属箔，虽然基本结构与传统挠曲基板完全相同，不过在绝缘层方面，是采用软质环氧树脂充填高热传导性无机填充物，因此具有8W/(^mK)的高热传导性，同时还兼具柔软可挠曲、高热传导特性与高可靠性，此外可挠曲基板还可以依照客户需求，可将单面单层板设计成单面双层、双面双层结构。根据实验结果显示，使用高热传导挠曲基板时，LED的结度大约降低摄氏10度，这代表着温度造成LED灯使用寿命降低的问题，将可因变更基板设计而大幅改善。
事实上，除大功率LED外，高热传导挠曲基板，还可应用在其它大功率半导体组件上，适用于空间有限、或是高密度封装等环境。不过，仅仅依赖封装基板，还无法满足需求，还需要基板周围的散热结构来配合，例如加装热传导性膜片、风扇、热管等，就能够再进一步提高其散热性。
随着LED灯光效的不断提升，LED灯制造成本持续下滑，再加上蓝光LED发光效率大幅改善，白色荧光粉的技术进步，让LED的产业范围不断扩大，包括液晶、照明、汽车等业者，也开始积极考虑应用LED的可能性。此外，液晶面板业者面临欧盟规范，需正视将冷阴极灯管全面无水银化的环保压力，造成市场对于大功率LED的需求更加急迫。业者对于大功率LED的期待是，能达到省电、高亮度、长使用寿命、高色彩还原度，这就需要达到很高的散热性能力，也是大功率LED封装基板必需的条件。
LED灯封装除了保护内部LED芯片外，还具LED芯片与外部作电气连接、散热的功能。1个LED灯能达到几百或几千流明，这基本上不是大问题，若热处理没有做好导致结温升高的话，LED灯的亮度和寿命会下降很快。因此如何去处理散热来保持低结温以延长LED灯的寿命，降低光衰发生，对于LED来说是十分重要的技术要求。
以往LED是使用低热传导率树脂进行封装，由于环氧树脂耐热性比较差，可能会出现的情况是，当LED灯中最昂贵的芯片的寿命还没到一半，却因为环氧树脂出现变质导致整个LED灯报废，除此之外，不仅因为热现象会对环氧树脂产生变化，甚至短波长也会对环氧树脂产生破坏，这是因为白光LED发光光谱中，也包含短波长光线，而环氧树脂却相当容易受白光LED中的短波长光线破坏，即使是低功率白光LED，已能使环氧树脂破坏现象加剧，更何况大功率白光LED所发出的短波长光线更多，大功率LED灯的损坏比低功率灯更加快速，甚至有些产品在连续点亮后的使用寿命仅5,000小时，甚至更短。与其不断克服因旧有封装材料环氧树脂带来的困扰，不如寻求新一代的封装材料。
因此最近几年逐渐改用高热传导陶瓷，或是金属树脂封装结构，就是为了解决散热、与强化原有特性做的努力。LED芯片大功率化常用方式是：芯片大型化、改善发光效率、采用高取光效率的封装、及大电流化。这类做法虽然电流发光量会呈比例增加，不过发热量也很大，必须要有很强大的散热能力。在此背景下具有低成本的金属基板技术，就成了大功率LED灯一个备受关注的新技术。
过去由于LED输出功率较小，因此使用传统FR4等玻璃环氧树脂封装基板，并不会造成太大的散热问题，但应用于照明用的大功率LED，其发光效率约为20%~30%左右，虽芯片面积相当小，整体消费电力也不高，不过单位面积的发热量却很大。一般来说，树脂基板的散热，只能够支持0.5W以下的LED，超过0.5W以上的LED，多改用金属或陶瓷高散热基板进行封装，主要原因是，基板的散热性直接影响LED寿命与性能，因此封装基板成为设计高亮度LED灯的设计重点。
关于LED封装基板散热设计，目前大致可以分成LED芯片至封装体的热传导、及封装体至外部的热传达两大部分。使用高热传导材时，封装内部的温差会变小，此时热流不会呈局部性集中，LED芯片整体产生的热流呈放射状传导到四面八方，可显著提高散热能力。
多数99led业者均认为，随LED芯片大型化、大电流化、大功率化发展，会加速金属封装取代传统树脂封装方式。
就目前金属高散热基板材料而言，可分成硬质与可挠曲两种基板，结构上，硬质基板属于传统金属材料，金属LED封装基板采铝与铜等材料，绝缘层部分，大多采充填高热传导性无机填充物，拥有高热传导性、加工性、电磁波遮蔽性、耐热冲击性等金属特性，厚度方面通常大于1mm，大多都广泛应用在LED灯具模块，与照明模块等，技术上是与铝质基板具相同高热传导能力，在高散热要求下，具备相当能力担任大功率LED封装材料。
可挠曲基板的出现，原期望应用在汽车导航的LCD背光模块薄形化需求而开发，以及大功率LED可以完成立体封装要求下产生，基本上可挠曲基板以铝为材料，是利应用铝的高热传导性与轻量化特性，制成高密度封装基板，透过铝质基板薄板化后，达可挠曲特性，并且也能够具高热传导特性
一般而言，金属封装基板热传导率大约是2W/(^mK)，但由于高效率LED的热效应更高，所以为了满足达到4~6W/(^mK)热传导率的需要，目前已有热传导率超过8W/(^mK)的金属封装基板。由于硬质金属封装基板主要目的是，能够满足大功率LED的封装，因此各封装基板业者正积极开发可以提高热传导率的技术。虽然利用铝板质补强板可以提高散热性，不过却有成本与组装的限制，无法根本解决问题。
金属封装基板的缺点是金属热膨胀系数很大，当与低热膨胀系数陶瓷芯片焊接时，容易受热循环冲击，所以当使用氮化铝封装时，金属封装基板可能会发生不协调现象，因此必需克服LED中，各种不同热膨胀系数材料，所造成的热应力差异，提高封装基板的可靠性。
高热传导挠曲基板是在绝缘层黏贴金属箔，虽然基本结构与传统挠曲基板完全相同，不过在绝缘层方面，是采用软质环氧树脂充填高热传导性无机填充物，因此具有8W/(^mK)的高热传导性，同时还兼具柔软可挠曲、高热传导特性与高可靠性，此外可挠曲基板还可以依照客户需求，可将单面单层板设计成单面双层、双面双层结构。根据实验结果显示，使用高热传导挠曲基板时，LED的结度大约降低摄氏10度，这代表着温度造成LED灯使用寿命降低的问题，将可因变更基板设计而大幅改善。
事实上，除大功率LED外，高热传导挠曲基板，还可应用在其它大功率半导体组件上，适用于空间有限、或是高密度封装等环境。不过，仅仅依赖封装基板，还无法满足需求，还需要基板周围的散热结构来配合，例如加装热传导性膜片、风扇、热管等，就能够再进一步提高其散热性。
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