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淺談LED金屬封裝基板的應用優勢

    作者:宏拓新軟件
    發布日期:2008-08-11         
閱讀:54     
 
 

目前常見的基板種類有硬式印刷電路板、高熱導係數鋁基板、陶瓷基板、軟式印刷電路板、金屬復合材料等。一般低功率LED封裝采用普通電子業界用的PCB版即可滿足需求,但是超過0.5W以上的LED封裝大多改用金屬系與陶瓷系高散熱基板,主要原因是基板的散熱性對LED的壽命與性能有直接影響,因此封裝基板成為設計高輝度LED商品應用時非常重要的元件。

在一般的電轉換成光的過程中,有將近80%成了熱量。這麼多的熱量,靠兩個引腳能把那麼多熱量完全導出去是不可能的。我們要靠熱沉來散熱。其實大量熱量在那麼小空間內不會燒掉顆粒,但會讓光越來越弱,也就是我們通常所說的光衰。只有熱量散發出去的快,光衰才越小。

下面,我們僅從金屬封裝基板的散熱性、熱膨脹性、和尺寸穩定性三個方面探討在LED元件中的應用優勢:

1、散熱性
目前,很多雙面板、多層板密度高、功率大,熱量散發難。常規的印制板基材如FR4、CEM3都是熱的不良導體,層間絕緣,熱量散發不出去。電子設備局部發熱不排除,導致電子元器件高溫失效,而金屬基印制板可解決這一散熱難題。

2、熱膨脹性
熱脹冷縮是物質的共同本性,不同物質CTE(Coefficient of thermal expansion)即熱膨脹係數是不同的。印制板是樹脂+增強材料(如玻纖)+銅箔的復合物。在板面X-Y軸方向,印制板的熱膨脹係數(CTE)為13~18 PPM/℃,在板厚Z軸方向為80~90PPM/℃,而銅的CTE為16.8PPM/℃。片狀陶瓷芯片載體的CTE為6PPM/℃,印制板的金屬化孔壁和相連的絕緣壁在Z軸的CTE相差很大,產生的熱不能及時排除,熱脹冷縮使金屬化孔開裂、斷開,這樣機器設備就不可靠了。

SMT(表面貼裝技術)使這一問題更為突出,成為非解決不可的問題。因為表面貼裝的互連是通過表面焊點的直接連接來實現的,陶瓷芯片載體CTE為6,而FR4基材在X-Y向CTE為13~18,因此,貼裝連接焊點由于CTE不同,長時間經受應力會導致疲勞斷裂。
金屬基印制板可有效地解決散熱問題,從而使印制板上的元器件不同物質的熱脹冷縮問題緩解,提高了整機和電子設備的耐用性和可靠性。

3、尺寸穩定性
金屬基印制板,顯然尺寸要比絕緣材料的印制板穩定得多。鋁基印制板、鋁夾芯板,從30℃加熱至140~150℃,尺寸變化為2.5~3.0%。利用金屬基電路板具有優異的導熱能力、良好的機械加工性能及強度、良好的電磁遮罩性能、 良好的磁力性能。產品設計上遵循半導體導熱機理,因此不僅導熱金屬電路板(金屬PCB):鋁基板、銅基板具有良好的導熱、散熱性。且綠色又環保,既解決熱的問題又解決污染環境的問題。

 

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