从封装结构到封装材料诠释陶瓷线路板【BOB半岛·(中国)官方网站】

本文摘要：LED因其高亮度、低热量、长寿命、有毒、可回收再行利用等优点，被称作21世纪最有发展前景的绿色灯光光源。

LED因其高亮度、低热量、长寿命、有毒、可回收再行利用等优点，被称作21世纪最有发展前景的绿色灯光光源。统计资料指出：如果中国50%的光源改用LED，将可实现年节电2100亿千瓦时，相等于再行辟2.5座三峡工程。同时，其在寿命、应用于灵活性等方面也具备不能相提并论的优势，将沦为未来灯光的必然发展方向。

LED的闪烁原理是必要将电能切换为光能，其电光切换效率约为20％—30％，光热切换效率约为70％—80％。随着芯片尺寸的增大以及功率的大幅度提高，造成LED结温居高不下，引发了透射减少、光谱位移、色温升高、热应力升高、元器件加快老化等一系列问题，大大降低了LED的使用寿命。结温也是取决于LEDPCB风扇性能的一个最重要技术指标，当结温下降多达仅次于容许温度时(150℃)，大功率LED会因短路而损毁。

因此在大功率LEDPCB设备中，风扇是容许其发展的瓶颈，也是必需解决问题的关键问题。目前全球LED产业解决问题风扇问题无非从三个方面提高，一个是PCB结构，一个是PCB材料，还有就是风扇基板。

只有把热量弥漫过来才能解决问题显然问题。目前应用于在风扇的PCB结构主要有三种：一、倒装芯片结构传统的正装芯片，电极坐落于芯片的出有光面，所以不会遮盖部分出光，减少芯片的出光效率。

同时，这种结构的PN结产生的热量通过蓝宝石衬底导出去，蓝宝石的导电系数较低且热传导路径宽，因而这种结构的芯片热阻大，热量容易弥漫过来。从光学角度和热学角度来考虑到，这种结构不存在一些严重不足。为了解决正装芯片的严重不足，2001年LumiledsLighting公司研制了倒装结构芯片。

该种结构的芯片，光从顶部的蓝宝石放入，避免了电极和引线的遮阳，提升了出光效率，同时衬底使用低导电系数的陶瓷线路板，大大提高了芯片的风扇效果。二、微喷结构在该PCB系统中，流体腔体中的流体在一定的压力起到下在系列微喷口处构成反感的射流，该射流必要冲击LED芯片基板下表面并拿走LED芯片产生的热量，在微泵的起到下，被冷却的流体转入小型流体腔体向外界环境获释热量，使自身温度上升，再度流向微泵中开始新的循环。类似于电脑主板的水冷风扇，这种微喷结构具备风扇效高、LED芯片基板的温度产于均匀分布等优点，但微泵的可靠性和稳定性对系统的影响相当大，同时该系统结构比较复杂运营成本较高。三、热电加热器结构热电制冷器是一种半导体器件，其PN结由两种有所不同的传导材料包含，一种装载正电荷，另一种装载负电荷，当电流通过结点时，两种电荷离开了结区，同时具有热量，以超过加热器的目的。

类似于空调加热器原理。但是技术尚能不成熟期，无法批量应用于。从上述可以显现出，LED总体风扇效果与各界面之间的风扇有相当大关系，那么几乎可以减少某界面热阻来提高风扇效果。PCB材料就算其一。

PCB材料主要就是基板和胶水。目前，LEDPCB胶水常用的有导电胶、导电银胶还有近期的荧光陶瓷胶。

一、导电胶常用导电胶的主要成分是环氧树脂，因而其导电系数较小，导热性能差，热阻大。为了提升其热导性能，一般来说在基体内部填满低导电系数材料如三氧化二铝、氮化硼、碳化硅等。

导电胶具备绝缘、导电、防震、加装便利、工艺非常简单等优点，但其导电系数很低(一般高于1w／mk)，因而不能应用于在对风扇拒绝不高的LEDPCB器件上。如果LED功率过大，导电系数就跟上市场需求，某种程度不会产生大量结温。二、导电银胶导电银胶是GeAs、SiC导电衬底LED，具备背面电极的红光、黄光、黄绿芯片LEDPCB点胶或备胶工序中关键的PCB材料，具备相同粘合芯片、导电和导电、热传导的起到，对LED器件的风扇性、光反射性、VF特性等具备最重要的影响。

但是技术不是很成熟期，成本价格较高，未普及。四、荧光陶瓷胶具备光学质量最差、性能最低、高硬度、耐腐蚀、耐高温等特点。归属于新型技术，比传统导电胶好很多，但是还正处于实验阶段，仍未成型。

通过以上的分析，可以显现出，确实的风扇界面材料基本都还在研制当中，应用于还必须一定的时日。LEDPCB器件的某条风扇途径就是指LED芯片到键合层到内部冷沉到风扇基板最后到外部环境，可以显现出风扇基板对LEDPCB风扇的重要性，因而风扇基板必需具备以下特征：低导热性、绝缘性、稳定性、平坦性和高强度。一、金属基板金属基板是在原先的印制电路板粘合在导电系数较高的金属上(铜、铝等)，以超过提升电子器件的风扇效果。

是相连内外风扇通路的关键环节，金属基板的优点是成本较为较低，需要大规模生产，但也不存在一定的缺点：①导电系数较低，MCPCB的热导率可超过1—2.2W／(m·K)。②金属基板结构中的绝缘层厚度要高，既无法太厚也无法太薄。绝缘层过于薄减少了整个金属基板的热阻影响风扇效果；绝缘层太薄，如果产生在金属基板上的电压过低不会穿透绝缘层，造成短路。

二、陶瓷基板由陶瓷工件而出的基板风扇性欠佳、耐高温、耐干燥、瓦解电压、穿透电压也较高，并且其热膨胀系数给定性欠佳，有增加热应力及热应力的特点。因此，陶瓷基板沦为大功率LEDPCB中的最重要基板材料。目前最见用的陶瓷材料主要有氧化铝、氮化铝、氧化铍、碳化硅等。结论：1）在大功率LEDPCB器件中，要构建较低热阻、风扇慢的目的，PCB材料沦为关键技术所在，希望找寻更加优良的PCB材料以提升LEDPCB器件的风扇是今后的热点话题。

2）要解决问题大功率LEDPCB器件的风扇问题，必需自由选择适合的PCB材料(还包括热界面材料和基板材料等)。在自由选择热界面材料及基板材料的过程中，不应根据适合的场合自由选择适合的材料。

一般大功率LEDPCB中用于较广泛的热界面材料是导电银胶，用于较广泛的基板是陶瓷线路板。

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