众厂商话LED散热之道：新技术高成本如何取舍

众厂商话LED散热之道：新技术高成本如何取舍

众所周知，LED散热尚待技术突破，但是从表面看，当前LED散热市场则呈现出千帆进发，百舸争流的态势，俨如集市一般热闹。

现今LED散热基板主要有金属与陶瓷基板。金属基板以铝或铜为材料，由于技术成熟，且具成本优势，被一般LED产品所采用。而陶瓷基板线路对位精确度高，为业界公认导热与散热性能极佳材料，是高功率LED散热最适方案。虽然成本比金属基板来得高，但照明要求的散热性及稳定性高于笔记本电脑、电视等电子产品，因此，包括Cree、欧司朗、飞利浦及日亚化等国际大厂，都使用陶瓷基板作为LED晶片散热材质。

上海新茂精密陶瓷技术有限公司总经理潘国良表示，目前国内外LED灯的散热陶瓷基板仍以96%氧化铝陶瓷为主。它的导热系数为20w/m·k左右，是性价比较高的导热绝缘材料。为了提高它的散热效果，现在结构上尽量采用较薄的基片，0.4mm厚度可大批量生产面积较大的产品，将其贴在铝金属散热片上，效果较好。再薄的陶瓷片大批量生产比较困难，因为机械强度低，很容易碎。国内0.64mm基板的价格和性能已可以同国外产品竞争。

这一市场的增长，显然能让相关厂商尝到甜头。LED 照明市场保持高度成长步调，以高温陶瓷散热基板为主要产品的台湾同欣电，此前就表示该公司国际级客户订单猛增，产能已经不足，拟将菲律宾的工厂最终产能扩大至台湾工厂四倍来缓解。

在热传导材料开发上，柴广跃告诉记者，以碳复合材料为代表的材料在LED散热上面或将有所作为。该材料分为三类，气相生长碳纤维（VGCF）、碳纳米管（CNTs）及泡沫碳材料。目前存在的问题在于，前两者在碳纳米线其他方向传导率和导电性并不好，而且在LED封装当中如何贴也值得继续探讨。泡沫碳材料则较为昂贵，制作也有不便之处。

此外，柴广跃还指出，从整个封装结构来说，COB利于散热，对散热影响最大的是距LED芯片最近的结构层。

如果连同灯具设计来统筹考虑散热，福建中科万邦光电股份有限公司主打的MCOB技术或许值得借鉴。中科万邦董事长何文铭告诉记者，MCOB技术即多杯集成式COB封装技术。该技术将芯片直接放在“光学杯”里面，运用磁控溅射可以有效提高反射率，让材料和芯片直接接触，也就是说散热只有一层，可以直接传到基板，基板再和外壳相连，这就是MCOB的基本结构。因为快速的导热，以及里面的磁控散热技术，所以它既能够解决高散热，也可以解决很好的发光效率。他还透露，目前中科万邦的MCOB日产量在8万PCS左右，产品在国外供不应求，单价也比较高。目前仍然在对这项针对小功率LED的MCOB技术做相关改进，但散热已经不是主要问题，近期他们送检上海的产品，800小时的衰减0.5%左右，检测到3400小时，衰减也只有1.3%。以后还会和中科院一起，从基础材料上进行研究，从系统上解决LED照明目前存在的问题。

而深圳市秦博核芯科技开发有限公司则加大了LED灯具散热同传热技术的结合。他们从自然对流散热原理角度出发，提出了便于实现LED灯具模块标准化的技术方案——认为LED灯散热片的最佳应用结构为太阳花式，提出采用对流罩，利用烟囱效应强化提高散热。该公司秦彪博士介绍，此技术已经申请专利，下一步他们的散热方案还将顾及LED的封装结构。

业内一般认为要解决好散热，势必会增加成本投入，那么现有的新型散热技术是否做到在不增加太多成本的同时，而相对廉价地解决散热了？

潘国良称，为了更为显著提高陶瓷基板的散热效果，可设法提高材料导热系数。采用99%氧化铝陶瓷，这样导热系数可提高到25-30w/m·k，但是价格比96%氧化铝陶瓷高出一倍，而且不具备量产条件。氮化铝陶瓷虽然很好，导热系数达到120w/m·k以上，接近金属铝，但生产成本高了近乎十倍以上，而且大批量稳定生产也比较困难。金属铝上生长一层氧化铝薄膜，一般只有10微米，等离子喷涂一层氧化铝陶瓷也只能达到0.2-0.5mm，绝缘性能和导热系数并不比96%氧化铝好多少，价格却比其贵十倍以上，恐怕也很难达到产品实用化。所以目前LED灯上的陶瓷材料仍以96%氧化铝陶瓷为主，日本、台湾也都在向新茂采购这类陶瓷基片。

柴广跃则表示，泡沫碳材料散热面积加大，并且重量轻，但是目前材料还是比较昂贵。

“当前阻碍LED照明应用普及的最大问题是LED灯价格居高不下，虽然上游的LED晶片厂商瓜分绝大部分利润，有大幅度降价空间，但是花在散热上面的成本也相当可观”秦彪向记者如此表述，各个厂商正力推的新的散热技术，应该更多评估成本的投入。像纳米等新技术只是停留在初步的理论研究阶段，真正成熟到能够应用尚需时日，而且价格也相当不菲，概念大于实际意义。

何文铭介绍说，散热首先要解决两个问题，即材料和结构。MCOB采用多杯多芯片封装，从材料上讲，MCOB封装无需铝基板，芯片直接坐在铝板上，缩减了散热通道，省掉了绝缘层对热的阻隔；从结构上讲，小芯片本来发热量就小，而分布在多个杯中，又可使热很均衡地散发。从成本上讲，MCOB封装技术省去了支架成本，省去了部分人工成本，一次性成型，所以反倒还可以解决成本问题。