浅谈高功率LED封装的陶瓷封装基板

2011-09-10 09:52:45 十环网

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系数与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，不但要求能够支持LED芯片磊晶接合的微细布线技术，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系却成为新的问题。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系数的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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来源：光电新闻网作者：叶子