高功率LED封装基板技术详解

来源:中山LED网 作者:--- 时间:2011-11-05 00:00

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核心提示:数字家电与平面显示器急速普及化,加上LED单体成本持续下降,使得LED的应用范围,以及有意愿采用LED的产业范围不断扩大,其中又以液晶面

数字家电与平面显示器急速普及化,加上LED单体成本持续下降,使得LED的应用范围,以及有意愿采用LED的产业范围不断扩大,其中又以液晶面板厂商面临欧盟颁布的危害性物质限制指导(ROHS: RESTRICTION OF HAZARDOUS SUBSTANCES DIRECTIVE)规范,因此陆续提出未来必需将水银系冷阴极灯管(CCFL:COLD CATHODE FLUOR-ESCENT LAMP)全面无水银化的发展方针,其结果造成高功率LED的需求更加急迫。

  技术上高功率LED封装后的商品,使用时散热对策成为非常棘手问题,在此背景下具备高成本效益,类似金属系基板等高散热封装基板的发展动向,成为LED高效率化之后另一个备受嘱目的焦点。

  接着本文要介绍LED封装用金属系基板的发展动向,与陶瓷系封装基板的散热设计技术。

  发展历程

  图1是有关LED的应用领域发展变迁预测,如图2所示使用高功率LED时,LED产生的热量透过封装基板与冷却风扇排放至空气中。

 

LED应用领域发展变化 高散热基板的必要性

    以往LED的输出功率较小,可以使用传统FR4等玻璃环氧树脂封装基板,然而照明用高功率LED的发光效率只有20~30% ,而且芯片面积非常小,虽然整体消费电力非常低,不过单位面积的发热量却很大。

        如上所述汽车、照明与一般民生业者已经开始积极检讨LED的适用性(图3),一般民生业者对高功率LED期待的特性分别是省电、高辉度、长使用寿命、高色再现性,这意味着高散热性是高功率LED封装基板不可欠缺的     金属系高散热基板又分成硬质(RIGID)与可挠曲(FLEXIBLE)系基板两种(图4) ,硬质系基板属于传统金属基板,金属基材的厚度通常大于1MM,硬质系基板广泛应用在LED灯具模块与照明模块,技术上它是与铝质基板同等级高热传导化的延伸,未来可望应用在高功率LED的封装。

 

        如图所示它是利用环氧树脂系接着剂将铜箔黏贴在金属基材的表面,透过金属基材与绝缘层材质的组合变化,可以制成各种用途的LED封装基板。

        高散热性是高功率LED封装用基板不可或缺的基本特性,因此上述金属系LED封装基板使用为铝与铜等材料,绝缘层大多使用充填高热传导性无机填充物(FILLER)的填充物环氧树脂。

        铝质基板是应用铝的高热传导性与轻量化特性制成高密度封装基板,目前已经应用在冷气空调的转换器(INVERTER)、通讯设备的电源基板等领域,铝质基板同样适用于高功率LED的封装。

      图6是各种金属系封装基板的特性比较,一般而言金属封装基板的等价热传导率标准大约是2W/M?K,为满足客户4~6W/M?K高功率化的需要,业者已经推出等价热传导率超过8W/M?K的金属系封装基板。
 

  

        高热传导挠曲基板的主要特征是可以设置高发热组件,并作三次元组装,亦即它可以发挥自由弯曲特性,进而获得高组装空间利用率。

条件。
 

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