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可挠曲金属封装基板在高功率LED中的应用

导读: 目前LED封装基板散热设计,大致分成LED芯片至封装体的热传导、及封装体至外部的热传达两大部分。使用高热传导材时,封装内部的温差会变小,此时热流不会呈局部性集中,LED芯片整体产生的热流,呈放射状流至封装内部各角落,所以利用高热传导材料,可提高内部的热扩散性。

  目前LED封装基板散热设计,大致分成LED芯片至封装体的热传导、及封装体至外部的热传达两大部分。使用高热传导材时,封装内部的温差会变小,此时热流不会呈局部性集中,LED芯片整体产生的热流,呈放射状流至封装内部各角落,所以利用高热传导材料,可提高内部的热扩散性。

  金属高散热基板材料可分成硬质与可挠曲两种基板。结构上,硬质基板属于传统金属材料,金属LED封装基板采用铝与铜等材料,绝缘层部分多采充填高热传导性无机填充物,拥有高热传导性、加工性、电磁波遮蔽性、耐热冲击性等金属特性,厚度方面通常大于1mm,大多都广泛应用在LED灯具模块,与照明模块等,技术上是与铝质基板具相同高热传导能力,在高散热要求下,相当有能力担任高功率LED封装材料。



  可挠曲基板的出现,原期望应用在汽车导航的LCD背光模块薄形化需求而开发,以及高功率LED可以完成立体封装要求下产生,基本上可挠曲基板以铝为材料,是利用铝的高热传导性与轻量化特性,制成高密度封装基板,透过铝质基板薄板化后,达到可挠曲特性,并且也能够具高热传导特性。不过,金属封装基板的缺点是,金属热膨胀系数很大,当与低热膨胀系数陶瓷芯片焊接时,容易受热循环冲击,所以当使用氮化铝封装时,金属封装基板可能会发生不协调现象,因此必需克服LED中,各种不同热膨胀系数材料,所造成的热应力差异,提高封装基板的可靠性。

  高热传导挠曲基板,是在绝缘层黏贴金属箔,虽然基本结构与传统挠曲基板完全相同,不过在绝缘层方面,是采用软质环氧树脂充填高热传导性无机填充物,因此具有8W/m‧K的高热传导性,同时还兼具柔软可挠曲、高热传导特性与高可靠性,此外可挠曲基板还可以依照客户需求,可将单面单层板设计成单面双层、双面双层结构。根据实验结果显示,使用高热传导挠曲基板时,LED的温度大约降低摄氏100度,这代表着温度造成LED使用寿命降低的问题,将可因变更基板设计而大幅改善。

  高热传导挠曲基板不但可以用于高功率LED外,还可应用在其它高功率半导体组件上,适用于空间有限、或是高密度封装等环境。不过,仅仅依赖封装基板,往往无法满足实际需求,因此基板外围材料的配合也变得益形重要。(小汤)

 


 

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