前言
長(zhǎng)久以來(lái)，顯示應(yīng)用一直是LED的主要訴求，對(duì)于LED的散熱性要求不甚高的情況下，LED多利用傳統(tǒng)樹(shù)脂基板進(jìn)行封裝。
2000年以后，隨LED高輝度化與高效率化技術(shù)發(fā)展，再加上藍(lán)光LED發(fā)光效率大幅改善，與LED制造成本持續(xù)下滑，讓LED應(yīng)用范圍、及有意愿采用LED的產(chǎn)業(yè)范圍不斷擴(kuò)增，包括液晶、家電、汽車(chē)等業(yè)者，也開(kāi)始積極考慮應(yīng)用LED的可能性，例如消費(fèi)性產(chǎn)品業(yè)者對(duì)于高功率LED的期待是，能達(dá)到省電、高輝度、長(zhǎng)使用壽命、高色再現(xiàn)性，這代表著達(dá)到高散熱性能力，是高功率LED封裝基板不可欠缺的條件。
此外，液晶面板業(yè)者面臨歐盟RoHS規(guī)范，需正視將冷陰極燈管全面無(wú)水銀化的環(huán)保壓力，造成市場(chǎng)對(duì)于高功率LED的需求更加急迫。
LED封裝除了保護(hù)內(nèi)部LED芯片外，還兼具LED芯片與外部作電氣連接、散熱等功能。
環(huán)氧樹(shù)脂特性已不符合高功率LED需求
1個(gè)LED能達(dá)到幾百流明，這基本上不是大問(wèn)題，主要的問(wèn)題是，如何去處理散熱？接下來(lái)在產(chǎn)生這么大的流明后，如何維持亮度的穩(wěn)定與持續(xù)性，這又是另一個(gè)重要課題，若熱處理沒(méi)有做好的話，LED的亮度和壽命會(huì)下降很快，對(duì)于LED來(lái)說(shuō)，如何做到有效的可靠度和熱傳導(dǎo)，是非常重要。
以往LED是使用低熱傳導(dǎo)率樹(shù)脂進(jìn)行封裝，不過(guò)一體電感這被視為是影響散熱特性的原因之一，此外，環(huán)氧樹(shù)脂耐熱性比較差，可能會(huì)出現(xiàn)的情況是，在LED芯片本身的壽命未到達(dá)前，環(huán)氧樹(shù)脂就已呈現(xiàn)變^況，因此，提高散熱性已是重要關(guān)鍵。
除此之外，不僅因?yàn)闊岈F(xiàn)象會(huì)對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂產(chǎn)生變化，甚至短波長(zhǎng)也會(huì)對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂造成問(wèn)題，這是因?yàn)榘坠釲ED發(fā)光光譜中，也包含短波長(zhǎng)光線，而環(huán)氧樹(shù)脂卻相當(dāng)容易受白光LED中的短波長(zhǎng)光線破壞，即使是低功率白光LED，已能使環(huán)氧樹(shù)脂破壞現(xiàn)象加劇，更何況高功率白光LED所發(fā)出的短波長(zhǎng)光線更多，惡化自然比低功率款式更加快速，甚至有些產(chǎn)品在連續(xù)點(diǎn)亮后的使用壽命僅5，000小時(shí)，甚至更短！所以，與其不斷克服因舊有封裝材料“環(huán)氧樹(shù)脂”帶來(lái)的變色困擾，不如朝尋求新1代的封裝材料努力。
圖1：環(huán)氧樹(shù)脂耐熱性比較差，在LED芯片本身的壽命到達(dá)前，環(huán)氧樹(shù)脂就已出現(xiàn)變色
金屬基板成新焦點(diǎn)
因此最近幾年逐漸改用高熱傳導(dǎo)陶瓷，或是金屬樹(shù)脂封裝結(jié)構(gòu)，就是為了解決散熱、與強(qiáng)化原有特性做的努力。LED芯片高功率化常用方式是：芯片大型化、改善發(fā)光效率、采用高取光效率的封裝、及大電流化。這類(lèi)做法雖然電流發(fā)光量會(huì)呈比例增加，不過(guò)發(fā)熱量也會(huì)隨之上升。
對(duì)高功率LED封裝技術(shù)上而言，由于散熱的問(wèn)題造成了一定程度的困擾，在此背景下具有高成本效益的金屬基板技術(shù)，就成了LED高效率化之后另1個(gè)備受關(guān)心的新發(fā)展。
過(guò)去由于LED輸出功率較小，因此使用傳統(tǒng)FR4等玻璃環(huán)電感器生產(chǎn)氧樹(shù)脂封裝基板，并不會(huì)造成太大的散熱問(wèn)題，但應(yīng)用于照明用的高功率LED，其發(fā)光效率約為20%~30%左右，雖芯片面積相當(dāng)小，整體消費(fèi)電力也不高，不過(guò)單位面積的發(fā)熱量卻很大。
一般來(lái)說(shuō)，樹(shù)脂基板的散熱，只能夠支持0。5W以下的LED，超過(guò)0。5W以上的LED，多改用金屬或陶瓷高散熱基板進(jìn)行封裝，主要原因是，基板的散熱性直接影響LED壽命與性能，因此封裝基板成為設(shè)計(jì)高輝度LED商品的開(kāi)發(fā)重點(diǎn)。
圖2：LED芯片大多利用芯片大型化、改善發(fā)光效率、電腦電感器采高取光效率封裝，及大電流化達(dá)高亮度目標(biāo)
高功率加速金屬基板取代樹(shù)脂材料
關(guān)于LED封裝基板散熱設(shè)計(jì)，目前大致可以分成，LED芯片至封裝體的熱傳導(dǎo)、及封裝體至外部的熱傳達(dá)兩大部分。使用高熱傳導(dǎo)材時(shí)，封裝內(nèi)部的溫差會(huì)變小，此時(shí)熱流不會(huì)呈局部性集中，L大電流電感ED芯片整體產(chǎn)生的熱流，呈放射狀流至封裝內(nèi)部各角落，所以利用高熱傳導(dǎo)材料，可提高內(nèi)部的熱擴(kuò)散性。
就熱傳導(dǎo)的改善來(lái)說(shuō)，幾乎是完全仰賴材料提升來(lái)解決問(wèn)題。多數(shù)人均認(rèn)為，隨LED芯片大型化、大電流化、高功率化發(fā)展，會(huì)加速金屬封裝取代傳統(tǒng)樹(shù)脂封裝方式。
就目前金屬高散熱基板材料而言，可分成硬質(zhì)與可撓曲兩種基板，結(jié)構(gòu)上，硬質(zhì)基板屬于傳統(tǒng)金屬材料，金屬LED封裝基板采鋁與銅等材料，絕緣層部分，大多采充填高熱傳導(dǎo)性無(wú)機(jī)填充物，擁有高熱傳導(dǎo)性、加工性、電磁波遮蔽性、耐熱繞行電感沖擊性等金屬特性，厚度方面通常大于1mm，大多都廣泛應(yīng)用在LED燈具模塊，與照明模塊等，技術(shù)上是與鋁質(zhì)基板具相同高熱傳導(dǎo)能力，在高散熱要求下，相當(dāng)有能力擔(dān)任高功率LED封裝材料。 大功率電感廠家 |大電流電感工廠
