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【技术】LED封装陶瓷金属化究竟有什么应用优点?

 时间:2022-04-08     浏览:1229     分享

随着近年来科技不断发展,很多芯片输入功率越来越高,那么对于高功率产品来讲,其封装陶瓷基板要求具有高电绝缘性、高导热性、与芯片匹配的热膨胀系数等特性。在之前封装里金属pcb板上,仍是需要导入一个绝缘层来实现热电分离。由于绝缘层的热导率极差,此时热量虽然没有集中在芯片上,但是却集中在芯片下的绝缘层附近,然而一旦做更高功率,那么芯片散热的问题慢慢会浮现。所以这就是需要与研发市场发展方向里是不匹配的。

 

LED封装陶瓷金属化基板作为LED重要构件,由于随着LED芯片技术的发展而发生变化,所以目前LED散热基板主要使用金属和陶瓷基板。一般金属基板以铝或铜为材料,由于技术的成熟,且具又成本优势,也是目前为一般LED产品所采用。

 

现目前常见的基板种类有硬式印刷电路板、高热导系数铝基板、陶瓷基板、金属复合材料等。一般在低功率LED封装是采用了普通电子业界用的pcb版就可以满足需求,但如果超过0.5W以上的LED封装大多是改为金属系与陶瓷系高散热基板,其主要是基板的散热性对LED寿命与性能有直接影响,所以LED封装陶瓷金属化基板成为非常重要的元件。

 

由于一般的电转换成光的过程中,有将近80%成为热量。而这些多的热量靠着两个引脚能把那些多热量完全导出去是不可能的。所以要靠热沉来散热,其实大量热量在狭小空间内不会烧掉颗粒,但是会让光越来越弱,也就是我们常说的光衰,只要把热量散发出去光衰才会越小。让小编为你介绍陶瓷金属化基板LED封装中的三种LED元件应用优势。

 

1、热膨胀性

热胀冷缩是物质的共同本性,也就是不同物质CTE即热膨胀系数是不同的。印刷板是树脂加增强材料加铜箔的复合物。在板面X-Y轴方向,印刷板的热膨胀系数CTE为13~18PPM/℃,板厚Z轴方向为80~90PPM/℃,而铜的CTE为16.8PPM/℃,印刷板的金属化孔壁和相连的绝缘壁在Z轴的CTE相差很大,所产生的热不能及时排除,热胀冷缩使金属化孔开裂、断开,这样机器设备就不可靠了。 

比如SMT{表面贴装技术}使这一问题更为突出,也是成为非解决不可的问题。因此表面贴装的互连使通过表面焊点的直接连接来实现的,陶瓷芯片载体CTE为6,而FR4基材在X-Y向CTE为13~18,因此贴装连接焊点由于CTE不同,长时间经受应力会导致疲劳断裂。

陶瓷金属化基板可有效的解决散热问题,从而使陶瓷基板上的元器件不同物质的热胀冷缩问题缓解,提高了整机和电子设备的耐用性和可靠性。

 

2、尺寸稳定性

陶瓷金属化基板,显然尺寸要比绝缘材料的基板稳定得多,铝基印制板、铝夹芯板,从30℃加热至140~150℃,尺寸就会变化为2.5~3.0%。利用陶瓷金属化电路板中的优异导热能力、良好的机械加工性能及强度、良好的电磁遮罩性能、良好的磁力性能。产品设计上遵循半导体导热机理,因此在不仅导热金属电路板{金属pcb}、铝基板、铜基板具有良好的导热、散热性。

 

3、散热性

由于很多双面板、多层板密度高、功率大、热量散发难,常规的印制板基材如FR4、CEM3都是热的不良导体,层间绝缘、热量散发不出去。电子设备局部发热不排除,导致电子元器件高温失效,而陶瓷金属化可以解决这一散热问题。

 

因此,高分子基板和陶瓷金属化基板使用受到很大限制,而陶瓷材料本身具有热导率高、耐热性好、高绝缘、高强度、与芯片材料相匹配等性能。是非常适合作为功率器件LED封装陶瓷基板,如今已广泛应用在半导体照明、激光与光通信、航空航天、汽车电子等领域。