【LED小課堂】LED封裝散熱技術(shù)你了解多少?

一般的LED節(jié)點溫度則不能超過120℃,即便是Lumileds、Nichia、CREE等推出的最新器件,其最高節(jié)點溫度仍不能超過1500℃。因此 LED器件的熱輻射效應(yīng)基本可以忽略不計,熱傳導(dǎo)和對流是LED散熱的主要方式。在散熱設(shè)計時先從熱傳導(dǎo)方面考慮,因為熱量首先從LED封裝模塊中傳導(dǎo)到 散熱器。所以粘結(jié)材料、基板是LED散熱技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

  粘結(jié)材料主要包括導(dǎo)熱膠、導(dǎo)電銀漿和合金焊料三種主要方式。導(dǎo)熱膠是在基體內(nèi)部加入一些高導(dǎo)熱系數(shù)的填料,如SiC、A1N、A12O3、SiO2等,從 而提高其導(dǎo)熱;導(dǎo)電銀漿是將銀粉加入環(huán)氧樹脂中形成的一種復(fù)合材料,粘貼的硬化溫度一般低于200℃,具有良好的導(dǎo)熱特性、粘結(jié)性能可靠等優(yōu)點,但銀漿對 光的吸收比較大,導(dǎo)致光效下降。

  基板主要包括陶瓷基板、陶瓷基板和復(fù)合基板三種主要方式。陶瓷基板主要是LTCC基板和AIN基板。LTCC基板具有易于成型、工藝簡單、成本低而且容易 制成多種形狀等諸多優(yōu)點;Al和Cu都是LED封裝基板的優(yōu)良材料,由于金屬材料的導(dǎo)電性,為使其表面絕緣,往往需通過陽極氧化處理,使其表面形成薄的絕 緣層。金屬基復(fù)合材料主要有Cu基復(fù)合材料、Al基復(fù)合材料。Occhionero等人探究了AlSiC在倒裝芯片、光電器件、功率器件及大功率LED散 熱基板上的應(yīng)用,在AlSiC中加入熱解石墨還可以滿足對散熱要求更高的工況。未來的復(fù)合基板主要有5種:單片電路碳質(zhì)材料、金屬基復(fù)合材料、聚合物基復(fù) 合材料、碳復(fù)合材料和高級金屬合金。

  另外,封裝界面對熱阻影響也很大,改善LED封裝的關(guān)鍵在于減少界面和界面接觸熱阻,增強散熱。因此,芯片和散熱基板間的熱界面材料選擇十分重要。采用低溫或共晶焊料、焊膏或者內(nèi)摻納米顆粒的導(dǎo)電膠作為熱界面材料,可大大降低界面熱阻。