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PCB科技 - PCB電路板科技LED散熱基板

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PCB電路板科技LED散熱基板

2021-10-27
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Author:Downs

我. Introduction

With the rise of global environmental awareness, 節能節電已成為當前的趨勢. LED行業是最受關注的行業之一 PCB行業 近年來. 目前為止, LED產品具有節能的優勢, 節能, 高效率, 快速回應時間, 壽命週期長, 無汞, 和環境保護效益等. 然而, 通常,大約20%的LED大功率產品的輸入功率可以轉換為光, 剩下的80%電能可以轉化為熱能.

LED結溫與發光效率的關係. 當結溫從25°C上升到100°C時, 發光效率將下降20%-75%, 黃光下降最嚴重,下降了75%. 此外, LED的工作環境溫度越高, 其壽命越低 PCB產品. 當工作溫度從63°C上升到74.°C時, LED的平均壽命將减少3/4. 因此, 為了提高LED的發光效率, LED系統的散熱管理和設計已成為一個重要課題. 在瞭解LED的散熱問題之前, 有必要瞭解散熱途徑, 進而改善散熱瓶頸.

2、LED散熱管道

根據封裝技術的不同,散熱管道也不同,LED的散熱管道也不同

1、散熱

2、熱能直接來自系統電路板

電路板

3、金絲輸出熱能

4、如果是共晶和倒裝晶片工藝,熱量將通過通孔輸出到系統PCB電路板)

LED散熱基板

LED散熱基板主要利用散熱基板資料本身更好的導熱性,從LED晶片引入熱源。 囙此,從LED散熱路徑的描述中,我們可以將LED散熱基板細分為兩類,即(1)LED晶片基板和(2)系統電路板。 這兩種不同的散熱基板分別承載LED晶體。 當LED晶片從LED晶片發出光時產生的熱能通過LED晶片將熱量從基板散發到系統電路板,然後被大氣環境吸收以達到散熱效果。

1、系統PCB

系統電路板主要用作LED散熱系統,最終將熱能傳導至散熱片、外殼或大氣中的資料。 近年來,印刷電路板(PCB)的生產科技已經非常成熟。 早期LED產品的系統電路板大多為PCB。 然而,隨著對大功率LED需求的新增,PCB資料的散熱能力受到限制,囙此無法將其應用於這些資料。 對於大功率產品,為了改善大功率LED的散熱問題,最近開發了一種高導熱鋁基板(MCPCB),該基板利用金屬材料更好的散熱特性來實現大功率產品的散熱目的。 然而,隨著LED亮度和效能要求的不斷發展,雖然系統電路板可以有效地將LED晶片產生的熱量耗散到大氣中,但LED晶片產生的熱量無法有效地從晶片傳導到系統電路。 換句話說,當LED功率更有效地新增時,整個LED的散熱瓶頸將出現在LED晶片散熱基板中。 下一篇文章將對LED晶片基板進行更深入的討論。

2、LED晶片基板

LED晶片基板主要用作在LED晶片和系統電路板之間產生熱能的介質,並通過引線鍵合、共晶或倒裝晶片工藝與LED晶片結合。 基於散熱考慮,現時市場上的LED晶片基板主要是陶瓷基板,大致可以分為3種類型:厚膜陶瓷基板、低溫共燒多層陶瓷和薄膜陶瓷基板。 傳統的大功率LED器件通常使用厚膜或低溫共燒陶瓷基板作為晶片散熱基板,然後將LED晶片和陶瓷基板與金絲結合。 如引言所述,這種金線連接限制了沿電極觸點的散熱效果。 囙此,近年來,國內外各大廠商都在努力解决這一問題。

有兩種解決方案。 一種是尋找具有高散熱係數的基板資料來取代氧化鋁,包括矽基板、碳化矽基板、陽極氧化鋁基板或氮化鋁基板。 其中,矽和碳化矽襯底是半導體材料。 由於其特點,在這一階段遇到了更為嚴峻的測試,並且陽極氧化鋁基板可能由於陽極氧化層的强度不足而導電,這使得其實際應用受到限制。 囙此,在這個階段,更成熟和普遍接受的是氮化鋁作為散熱基板

近年來,由於鋁基板的發展,系統電路板的散熱問題逐漸得到改善,甚至柔性PCB也逐漸得到發展。

LED陶瓷散熱基板介紹

1、厚膜陶瓷基板

厚膜陶瓷基板採用絲網印刷科技生產。 資料通過刮刀列印在基材上,然後乾燥、燒結和雷射。 現時,國內厚膜陶瓷基板的主要生產廠家有何神堂和久浩等公司。 一般來說,由於絲網印刷的問題,用絲網印刷方法製作的線條容易出現粗線條和不準確的對齊。 囙此,對於未來需要越來越小尺寸和更複雜電路的大功率LED產品,或需要準確對齊共晶或倒裝晶片工藝的LED產品,厚膜陶瓷基板的精度已逐漸不足。

2、低溫共燒多層陶瓷

低溫共燒多層陶瓷科技使用陶瓷作為基材。 電路通過絲網印刷印刷在基板上,然後將多層陶瓷基板集成,最後通過低溫燒結形成。 國內主要製造商包括景德電子、峰欣等公司。 低溫共燒多層陶瓷基板的金屬電路層也由絲網印刷工藝製成,這也可能由於網格問題導致對準誤差。 此外,在多層陶瓷層壓和燒結後,還將考慮收縮率。 囙此,如果低溫共燒多層陶瓷用於需要精確電路對準的共晶/倒裝晶片LED產品,則要求更嚴格。

五, 國際LED產品的發展趨勢 PCB製造商

從主要LED封裝製造商最近發佈的LED產品的功率和尺寸觀察可以看出當前LED產品的發展趨勢。 LED晶片散熱的方法。 囙此,陶瓷散熱基板已成為大功率、小尺寸LED產品結構中非常重要的一部分。 下錶2簡單總結了國內外主要LED產品的發展現狀和產品類別。