浅谈高功率LED封装之陶瓷封装基板

浅谈高功率LED封装之陶瓷封装基板

2021-11-05 10:46:42 0

 在LED产业中,如果增加电流强度会使LED发光量成比例增加,可是LED芯片的发热量也会随之上升。因为在高输入领域放射照度呈现饱和与衰减现象,这种现象主要是LED芯片发热所造成,因此在制造高功率LED芯片时,必须先解决其散热问题。


  白光LED的发热随着输入电流强度的增加而上升,会造成LED芯片的温升效应,造成光输出降低,因此LED封装结构与使用材料的挑选显得非常重要。由于过去LED常使用低热传导率树脂封装,成为了影响LED散热特性的原因之一,不过,近年来逐渐改用高热传导陶瓷,或是设有金属板的树脂封装结构。目前的高功率LED芯片常以LED芯片大型化、改善LED芯片发光效率、采用高取光效率封装,以及大电流化等方式提高发光强度,常规的树脂封装不能满足苛刻的散热要求。

  以往的传统高散热封装是把LED芯片放置在金属基板上周围再包覆树脂,可是这种封装方式的金属热膨胀係数与LED芯片差异相当大,当温度变化非常大或是封装作业不当时极易产生热歪斜,进而引发芯片瑕疵或是发光效率降低。采用陶瓷封装基板可以有效地解决热歪斜问题。这主要是因为LED封装用陶瓷材料分成氧化铝与氮化铝,氧化铝的热传导率是环氧树脂的55倍,氮化铝则是环氧树脂的400倍,因此目前高功率LED封装用基板大多使用热传导率为200W/mK的铝,或是热传导率为400W/mK的铜质金属封装基板。

  我们都知道LED的封装除了保护内部LED芯片之外,还具有将LED芯片与外部作电气连接、散热等功能。LED封装要求LED芯片产生的光线可以高效率透身到外部,因此封装必须具备高强度、高绝缘性、高热传导性与高反射性,让人兴奋的是陶瓷封装几乎具备上述所有特性,再说陶瓷耐热性与耐光线劣化性也比树脂优秀。

  未来发展高功率LED芯片时,必然会面临热歪斜问题,这是不能忽视的问题。高功率LED的封装结构,不但要求能够支援LED芯片外延接合的微细佈线技术,而且关于材质的发展,虽然氮化铝已经高热传导化,但高热传导与反射率的互动关係却成为新的问题。如果未来能提高氮化铝的热传导率,并且具备接近陶瓷的热膨胀係数的LED芯片时,解决高功率LED的热歪斜问题就不在话下了。

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