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从封装结构到封装材料诠释陶瓷led灯珠布置线路

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从封装结构到封装材料诠释陶瓷线路板

LED因其高亮度、低热量、长命命、无毒、可收受接管再哄骗等长处,被称为21世纪最有成长远景的绿色照明光源。统计注解:假如中国50%的光源换用LED,将可实现年节电2100亿千瓦时,相称于再建2.5座三峡工程。同时,其在寿命、运用矫捷性等方面也具备不成相比的上风,将成为将来照明的肯定成长标的目的。

LED的发光道理是直接将电能led灯珠一个是几伏转换为光能,其电光转换效率约莫为20%—30%,光热转换效率约莫为70%—80%。跟着芯片尺寸的减小和功率的年夜幅度提高,致使LED结温居高不下,引起了光强降低、光谱偏移、色温升高、热应力增高、元器件加快老化等一系列问题,年夜年夜降低了LED的使用寿命。结温也是权衡LED封装散热机能的一个主要技能指标,当结温上升跨越最年夜答应温度时(150℃),年夜功率LED会因过热而毁坏。是以在年夜功率LED封装装备中,散热是限定其成长的瓶颈,也是必需解决的要害问题。

今朝全世界LED财产解决散热问题无非从三个方面晋升,一个是封装布局,一个是封装质料,另有就是散热基板。只有把热量披发出去才气解决底子问题。

今朝运用在散热的封装布局重要有三种:

1、倒装芯片布局

传统的正装芯片,电极位于芯片的出光面,以是会遮挡部门出光,降低芯片的出光效率。同时,这类布局的PN结孕育发生的热量经由过程蓝宝石衬底导出去,蓝宝石的导热系数较低且传热路径长,于是这类布局的芯片热阻年夜,热量不容易披发出去。从光学角度以及热学角度来思量,这类布局存在一些不足。为了降服正装芯片的不足,2001年Lumileds Lighting公司研制了倒装布局芯片。该种布局的芯片,光从顶部的蓝宝石掏出,消弭了电极以及引线的遮光,提高了出光效率,同时衬底接纳高导热系数的陶瓷路线板,年夜年夜提高了芯片的散热效果。

2、微喷布局

在该封装体系中,流体腔体中的流体在必然的压力作用下在系列微喷口处形成强烈的射流,该射流直接打击LED芯片基板下外貌并带走LED芯片孕育发生的热量,在微泵的作用下,被加热的流体进入小型流体腔体向外界情况开释热量,使自身温度降落,再次流入微泵中最先新的轮回。近似于电脑主板的水冷散热,这类微喷布局具备散热效高、LED芯片基板的温度漫衍匀称等长处,但微泵的靠得住性以及不变性对于体系的影响很年夜,同时该体系布局比力繁杂运行成本较高。

3、热电制冷布局

热电制冷器是一种半导体器件,其PN结由两种差别的传导质料组成,一种携带正电荷,另外一种携带负电荷,当电畅通过结点时,两种电荷脱离结区,同时带有热量,以到达制冷的目的。近似于空调制冷道理。可是技能尚不可熟,没法批量运用。

从上述可以看出,LED整体散热效果与各界面之间的散热有很年夜瓜葛,那末彻底可以降低某界面热阻来晋升散热效果。封装质料就算其一。封装质料重要就是基板以及胶水。今朝,LED封装胶水经常使用的有导热胶、导电银胶另有最新的荧光陶瓷胶。

1、导热胶

经常使用导热胶的重要身分是环氧树脂,于是其导热系数较小,导热机能差,热阻年夜。为了提高其热导机能,凡是在基体内部填充高导热系数质料如三氧化二铝、氮化硼、碳化硅等。导热胶具备绝缘、导热、防震、安装利便、工艺简朴等长处,但其导热系数很低(一led灯珠进口般低于1w/mk),于是只能运用在对于散热要求不高的LED封装器件上。假如LED功率过年夜,导热系数就跟不上需求,一样会孕育发生年夜量结温。

2、导电银胶

导电银胶是GeAs、SiC导电衬底LED,具备反面电极的红光、黄光、黄绿芯片LED封装点胶或者备胶工序中要害的封装质料,具备固定粘结芯片、导电以及导热、传热的作用,对于LED器件的散热性、光反射性、VF特征等具备主要的影响。可是技能不是很成熟,成本价格较高,并未普及。

4、荧光陶瓷胶

具备光学质量最佳、机能最高、高硬度、耐腐化、耐高温等特色。属于新型技能,比传统导电胶好许多,可是还处于试验阶段,还没有成型。

经由过程以上的阐发,可以看出,真实的散热界面质料基本都还在研制傍边,运用还需要必然的时日。LED封装器件的某条散热路子是从LED芯片到键合层到内部热沉到散热基板末了到外部情况,可以看出散热基板对于LED封装散热的主要性,于是散热基板必需具备如下特性:高导热性、绝缘性、不变性、平整性以及高强度。

1、金属基板

金属基板是在原本的印制电路板粘结在导热系数较高的金属上(铜、铝等),以到达提高电子器件的散热效果。是毗连表里散热通路的要害环节,金属基板的长处是成本比力低,可以或许年夜范围出产,但也存在必然的错误谬误:①导热系数低,MCPCB的热导率可到达1—2.2W/(m·K)。②金属基板布局中的绝缘层厚度要适中,既不克不及太厚也不克不及太薄。绝缘层太厚增长了整个金属基板的热阻影响散热效果;绝缘层太薄,假如施加在金属基板上的电压太高会击穿绝缘层,致使短路。

2、陶瓷基板

由陶瓷烧结而成的基板散热性佳、耐高温、耐湿润、瓦解电压、击穿电压也较高,而且其热膨胀系数匹配性佳,有削减热应力及热形变的特色。是以,陶瓷基板成为年夜功率LED封装中的主要基板质料。今朝最见用的陶瓷质料重要有氧化铝、氮化铝、氧化铍、碳化硅等。

从封装结构到封装材料诠释陶瓷线路板

结论:

1)在年夜功率LED封装器件中,要实现低热阻、散热快的目的,封装质料成为要害技能地点,起劲寻觅更优质的封装质料以提高LED封装器件的散热是此后的热门话题。

2)要解决年夜功率LED封装器件的散热问题,必需选择适合的封装质料(包孕热界面质料以及基板质料等)。在选择热界面质料及基板质料的历程中,应按照适合的场所选择适合的质料。一般年夜功率LED封装中使用较遍及的热界面质料是导电银胶,使用较遍及的基板是陶瓷路线板。


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