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浅谈LED金属封装基板的应用优势

导读: 目前常见的基板种类有硬式印刷电路板、高热导系数铝基板、陶瓷基板、软式印刷电路板、金属复合材料等。一般低功率LED封装采用普通电子业界用的PCB板即可满足需求,但是超过0.5W以上的LED封装大多改用金属系与陶瓷系高散热基板,主要原因是基板的散热性对LED的寿命与性能有直接影响,因此封装基板成为设计高

  目前常见的基板种类有硬式印刷电路板、高热导系数铝基板、陶瓷基板、软式印刷电路板、金属复合材料等。一般低功率LED封装采用普通电子业界用的PCB板即可满足需求,但是超过0.5W以上的LED封装大多改用金属系与陶瓷系高散热基板,主要原因是基板的散热性对LED的寿命与性能有直接影响,因此封装基板成为设计高辉度LED商品应用时非常重要的元件。

  在一般的电转换成光的过程中,有将近80%成了热量。这么多的热量,靠两个引脚能把那么多热量完全导出去是不可能的。我们要靠热沉来散热。其实大量热量在那么小空间内不会烧掉颗粒,但会让光越来越弱,也就是我们通常所说的光衰。只有热量散发出去的快,光衰才越小。

  下面,我们仅从金属封装基板的散热性、热膨胀性、和尺寸稳定性三个方面探讨在LED元件中的应用优势:

  1、散热性
  目前,很多双面板、多层板密度高、功率大,热量散发难。常规的印製板基材如FR4、CEM3都是热的不良导体,层间绝缘,热量散发不出去。电子设备局部发热不排除,导致电子元器件高温失效,而金属基印製板可解决这一散热难题。

  2、热膨胀性
热胀冷缩是物质的共同本性,不同物质CTE(Coefficient of thermal expansion)即热膨胀系数是不同的。印製板是树脂+增强材料(如玻纤)+铜箔的复合物。在板面X-Y轴方向,印製板的热膨胀系数(CTE)为13~18 PPM/℃,在板厚Z轴方向为80~90PPM/℃,而铜的CTE为16.8PPM/℃。片状陶瓷晶片载体的CTE为6PPM/℃,印製板的金属化孔壁和相连的绝缘壁在Z轴的CTE相差很大,产生的热不能及时排除,热胀冷缩使金属化孔开裂、断开,这样机器设备就不可靠了。

  SMT(表面贴装技术)使这一问题更为突出,成为非解决不可的问题。因为表面贴装的互连是通过表面焊点的直接连接来实现的,陶瓷晶片载体CTE为6,而FR4基材在X-Y向CTE为13~18,因此,贴装连接焊点由于CTE不同,长时间经受应力会导致疲劳断裂。
金属基印製板可有效地解决散热问题,从而使印製板上的元器件不同物质的热胀冷缩问题缓解,提高了整机和电子设备的耐用性和可靠性。

  3、尺寸稳定性
  金属基印製板,显然尺寸要比绝缘材料的印製板稳定得多。铝基印製板、铝夹芯板,从30℃加热至140~150℃,尺寸变化为2.5~3.0%。利用金属基电路板具有优异的导热能力、良好的机械加工性能及强度、良好的电磁遮罩性能、 良好的磁力性能。产品设计上遵循半导体导热机理,因此不仅导热金属电路板(金属PCB):铝基板、铜基板具有良好的导热、散热性。且绿色又环保,既解决热的问题又解决污染环境的问题。(小汤)

 

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