散热问题迎刃而解--LED矽基板封装之创新技术【亚博App】

发布者: 发布时间:2021-02-05
本文摘要:传统上,LED用于陶瓷基板PCB,但在需求量越来越大的高功率LED应用于上,却不会造成风扇问题深奥,采钰科技因而投放导电较佳的矽基板研发。

传统上,LED用于陶瓷基板PCB,但在需求量越来越大的高功率LED应用于上,却不会造成风扇问题深奥,采钰科技因而投放导电较佳的矽基板研发。该公司研发处处长李豫华在论坛中详细分析LEDPCB的风扇问题和解决方案,并更进一步解释晶圆级镜头和萤光粉填充物技术的优势。  LEDPCB风扇是关键问题  李豫华首先解读LED应用于灯光市场时的PCB市场需求,他回应,次世代灯光的LEDPCB市场需求最重要的就是风扇问题,估算冷的问题5年内深奥,其次必须强而有力的结构体和平稳可信的材料。

另外光的展现出也很最重要,像均匀分布性、光源强度、出光效率否更加出色、及光的型式展现出。最后就是量产和成本方面的管理。  LEDPCB在这30年的演变,仅次于的特色就是尺寸越来越小,因此热效应在输出驱动电流较高时,就突显出来LED用于陶瓷基板PCB可有效地解决问题风扇问题  如果将LED与传统白炽灯和萤光灯相比较,LED产生20~25%的辐射能,并且全部是红外线,但不会产生75~80%的热。

白炽灯不会产生95%的辐射能,其中90%以红外线释放出照著人体,本身热则受限,只有5%。萤光灯产生的热则为41%。

因此LED的风扇问题尤为根本性。  特别是在现在高功率LED市场需求越来越大,当小颗LED放进去,将电源倒入,热量之后不会产生出来,为了要减少热,光的亮度就不会增大,这时为了要减少亮度,又不会引入更高的电流,低电流又不会产生更好的热,如此沦为一个循环,热量就大大减少。  黏合温度过低,造成的结果不会是每增高20℃,LED效能就要减少5%(或每减少1℃,效能叛0.25%),在100℃时,YAG萤光粉的闪烁效率不会增加20~40%,并且在高温之下,使用寿命也不会上升(每减少1℃即增加1,000小时),黏合温度增高也不会造成失效率减少。

  以传统LED来说,有90%的冷都是向上回头,因此PCB技术中,风扇十分最重要。风扇的重要性可以由下面的数据分析看出来,一般接合面的内部加热使用传导方式,功率密度为3W/mm2,热向上回头到外壳散热器的外部加热机制,使用对流方式,若是大自然对流,功率密度为750W/m2,强迫对流的功率密度为7,500W/m2,内外DFT获得大自然对流必须4,000倍的面积去风扇,强迫对流则为400倍,因此可以显现出导电的最重要。  热阻要求LED的寿命,Cree测出数据表明,黏合温度每升至1℃,使用寿命减半1,000小时,若以每天5小时的用于计算出来,升至1℃总共不会增加6.5个月的寿命。

  材料特性  可供选择的高功率LED次黏着基台(sub-mount)材料有陶瓷(氧化铝、氮化铝)和矽。其中,铝基板有翘曲问题,而且以导电系数和热扩散来看,矽是最佳自由选择(矽的热扩散系数为2.6~4.0ppm/K,在三者中大于。

热传导系数为140W/m-K,远大于氧化铝,较氮化铝的180W/m-K额小,但若将2系数关联较为,则以矽尤为出色)。  矽基板的热电阻可以较低至5℃/W,氧化铝则为10~15℃/W。

以矽的电阻较陶瓷较低4℃/W计,代表其使用寿命需要减少4,000小时。  晶圆级PCB技术  矽基LEDPCB制程流程为:绝缘及金属层、芯片/金属线键结及萤光材料填充物、透镜装配,再行展开切割成与测试。用于矽晶圆方法可以借此掌控穿孔型式(单一或多重),因而减少光提取亲率,这是陶瓷基板所做到将近的。

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  采钰独家的IC生产相容晶圆级萤光粉填充物技术Conformalphosphorcoating,可以在LED芯片最上层可谓厚而高效能的萤光粉出光层,一次光学设计时才可将黄晕现象提高。Conformalphosphorcoating并可掌控色温的一致性。  半球形镜头为以光学设计方式减少出有光率的方法之一,也是采钰独家设计的晶圆级产品,镜头设计合乎各种出光形式的市场需求。

此外,利用有所不同材料的折射率有所不同,由内而外越来越小,均可掌控出光路径使其出有光率减少,此结构模式可提高出有光率逾7%。  藉由萤光粉补偿过程可以超过密切的色温掌控,因而良率可取得提高。原本高于70%的良率,经由补偿可以提高多达95%。  实务上,采钰的LED矽基PCB成品早已在多处引入,还包括新竹科学园区的采钰总公司、大陆秦皇岛、大陆京渖高速公路匝道的LED路灯、新竹清华大学校园。

  LED矽基PCB有许多技术上面对的挑战必须解决,例如材料方面,矽材有更容易碎片的缺点,且机构强度也是挑战。萤光粉需考量其电子亮度和冷及滑电阻。镜头的折射率及热稳定度、黏着性等都是考量点。

结构方面,绝缘层、金属层都有其挑战。制程方面,萤光粉填充物技术、镜头设计也都是技术开发重点。


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