如今数码家电与平面显现器急速普及化,加上LED单体本钱继续下降,使得LED运用规模,以及有志愿选用LED的工业规模不断扩大,其间又以液晶面板厂商面对欧盟公布的危害性物质约束辅导(RoHS: RestricTIon of Hazardous Substances DirecTIve)规范,而连续提出未来有必要将水银系冷阴极灯管(CCFL: Cold Cathode Fluorescent Lamp)全面无水银化的开展政策,其成果构成高功率LED的需求愈加急切。
技能上高功率LED封装后的产品,运用时散热对策实为十分扎手,而此布景下具有高本钱功率,且相似金属系基板等高散热封装基板的产品开展意向,成为LED高功率化之后另1个备受嘱意图焦点。
环氧树脂已不契合高功率需求
以往LED的输出功率较小,能够运用传统FR4等玻璃环氧树脂封装基板,但是照明用高功率LED的发光功率只要20%~30%,且芯片面积十分小,尽管全体消费电力十分低,不过单位面积的发热量却很大。
轿车、照明与一般民生业者现已开端活跃反省LED的适用性,业者对高功率LED等待的特性分别是省电、高辉度、长运用寿数、高颜色再现性,这意味着散热性佳是高功率LED封装基板不行短缺的条件。
树脂基板的散热极限多半只支撑0.5W以下的LED,超越0.5W以上的LED封装大多改用金属系与陶瓷系高散热基板,首要原因是基板的散热性对LED的寿数与功能有直接影响,因而封装基板成为规划高辉度LED产品运用时十分重要的元件。
金属系高散热基板又分红硬质(rigid)与可挠曲(flexible)系基板两种,硬质系基板归于传统金属基板,金属基材的厚度一般大于1mm,广泛运用在LED灯具模块与照明模块,技能上它与铝质基板相同等级高热传导化的延伸,未来可望运用在高功率LED封装。
可挠曲系基板的呈现是为了满意轿车导航仪等中型LCD背光模块薄形化,以及高功率LED三次元封装要求的前提下,透过铝质基板薄板化赋予封装基板可挠曲特性,从而构成兼具高热传导性与可挠曲性的高功率LED封装基板。
高功率化 金属基板备受重视
硬质金属系封装基板是运用传统树脂基板或是陶瓷基板,赋予高热传导性、加工性、电磁波遮盖性、耐热冲击性等金属特性,构成新代代高功率LED封装基板。
高功率LED封装基板是运用环氧树脂系接着剂将铜箔黏贴在金属基材的外表,透过金属基材与绝缘层原料的组合改变,制成各种用处的LED封装基板。
高散热性是高功率LED封装用基板不行或缺的底子特性,因而上述金属系LED封装基板运用铝与铜等资料,绝缘层大多运用高热传导性无机填充物(Filler)的环氧树脂。铝质基板是运用铝的高热传导性与轻量化特性制成高密度封装基板,现在现已运用在凉气空调的转换器(Inverter)、通讯设备的电源基板等范畴,也相同适用于高功率LED封装。
一般来说,金属封装基板的等价热传导率规范大约是2W/mK,为满意客户4~6W/mK高功率化的需求,业者现已推出等价且热传导率超越8W/mK的金属系封装基板。因为硬质金属系封装基板首要意图是支撑高功率LED封装,因而各封装基板厂商正活跃开发能够进步热传导率的技能。
硬质金属系封装基板的首要特征是高散热性。高热传导性绝缘层封装基板,能够大幅下降LED芯片的温度。此外基板的散热规划,透过散热膜片与封装基板组合,还望延伸LED芯片的运用寿数。
金属系封装基板的缺陷是基材的金属热膨胀系数十分大,与低热膨胀系数陶瓷系芯片元件焊接时景象相似,简单遭到热循环冲击,假如高功率LED封装运用氮化铝时,金属系封装基板可能会发作不协调的问题,因而有必要设法吸收LED模块各资料热膨胀系数差异构成的热应力,藉此平缓热应力从而进步封装基板的可靠性。
封装基板业者活跃开发可挠曲基板
可挠曲基板的首要用处大多会集在布线用基板,以往高功率晶体管与IC等高发热元件几乎不运用可挠曲基板,最近几年液晶显现器为满意高辉度化需求,强烈要求可挠曲基板能够高密度设置高功率LED,但是LED的发热构成LED运用寿数下降,却成为十分扎手的技能课题,尽管运用铝板质补强板能够进步散热性,不过却有本钱与拼装性的约束,无法底子解决问题。
高热传导挠曲基板在绝缘层黏贴金属箔,尽管底子结构则与传统挠曲基板完全相同,不过绝缘层选用软质环氧树脂充填高热传导性无机填充物的资料,具有与硬质金属系封装基板同等级8W/mK的热传导性,一起兼具柔软可挠曲、高热传导特性与高可靠性。此外可挠曲基板还能够按照客户需求,将单面单层面板规划成单面双层、双面双层结构。
高热传导挠曲基板的首要特征是能够设置高发热元件,并作三次元拼装,亦即能够发挥自在曲折特性,从而取得高拼装空间运用率。
依据试验成果显现运用高热传导挠曲基板时,LED的温度约下降100C,此意味温度构成LED运用寿数的下降可望取得改进。事实上除了高功率LED之外,高热传导挠曲基板还能够设置其它高功率半导体元件,适用于短促空间或是高密度封装等要求高散热等范畴。
有关相似照明用LED模块的散热特性,单靠封装基板往往无法满意实践需求,因而基板周边资料的合作变得十分重要,例如合作3W/mK的热传导性膜片,能够有用进步LED模块的散热性与拼装作业性。