什么是高功率LED封裝?高功率LED封裝可選基板有哪些?

今天，小編將在這篇文章中為大家?guī)砀吖β?a href="/tags/LED" target="_blank">LED的有關(guān)報道，通過閱讀這篇文章，大家可以對它具備清晰的認(rèn)識，主要內(nèi)容如下。

一、高功率LED封裝

高功率LED是指擁有大額定工作功率的發(fā)光二極管。普通LED功率一般為0.05W、工作電流為20mA，而高功率LED可以達(dá)到1W、2W、甚至數(shù)十瓦，工作電流可以是幾十毫安到幾百毫安不等。由于高功率LED在光通量、轉(zhuǎn)換效率和成本等方面的制約，因此決定了大功率白光LED短期內(nèi)的應(yīng)用主要是一些特殊領(lǐng)域的照明，中長期目標(biāo)才是通用照明。

高功率LED封裝主要涉及光、熱、電、結(jié)構(gòu)與工藝等方面。這些因素彼此既相互獨立，又相互影響。其中，光是LED封裝的目的，熱是關(guān)鍵，電、結(jié)構(gòu)與工藝是手段，而性能是封裝水平的具體體現(xiàn)。從工藝相容性及降低生產(chǎn)成本而言，LED封裝設(shè)計應(yīng)與晶片設(shè)計同時進(jìn)行，即晶片設(shè)計時就應(yīng)該考慮到封裝結(jié)構(gòu)和工藝。否則，等晶片制造完成后，可能由于封裝的需要對晶片結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，從而延長了產(chǎn)品研發(fā)周期和工藝成本，有時甚至不可能。

具體而言，高功率LED封裝的關(guān)鍵技術(shù)包括：

(一)低熱阻封裝工藝

(二)高取光率封裝結(jié)構(gòu)與工藝

(三)陣列封裝與系統(tǒng)集成技術(shù)

(四)封裝大生產(chǎn)技術(shù)

(五)封裝可靠性測試與評估

二、高功率LED封裝可選基板

1、封裝基板業(yè)者積極開發(fā)可撓曲基板

可撓曲基板的主要用途大多集中在布線用基板，以往高功率晶體管與IC等高發(fā)熱元件幾乎不使用可撓曲基板，最近幾年液晶顯示器為滿足高輝度化需求，強(qiáng)烈要求可撓曲基板可以高密度設(shè)置高功率LED，然而LED的發(fā)熱造成LED使用壽命降低，卻成為非常棘手的技術(shù)課題，雖然利用鋁板質(zhì)補強(qiáng)板可以提高散熱性，不過卻有成本與組裝性的限制，無法根本解決問題。

高熱傳導(dǎo)撓曲基板在絕緣層黏貼金屬箔，雖然基本結(jié)構(gòu)則與傳統(tǒng)撓曲基板完全相同，不過絕緣層采用軟質(zhì)環(huán)氧樹脂充填高熱傳導(dǎo)性無機(jī)填充物的材料，具有與硬質(zhì)金屬系封裝基板同等級8W/mK的熱傳導(dǎo)性，同時兼具柔軟可撓曲、高熱傳導(dǎo)特性與高可靠性。此外可撓曲基板還可以依照客戶需求，將單面單層面板設(shè)計成單面雙層、雙面雙層結(jié)構(gòu)。

高熱傳導(dǎo)撓曲基板的主要特征是可以設(shè)置高發(fā)熱元件，并作三次元組裝，亦即可以發(fā)揮自由彎曲特性，進(jìn)而獲得高組裝空間利用率。

根據(jù)實驗結(jié)果顯示使用高熱傳導(dǎo)撓曲基板時，LED的溫度約降低100C，此意味溫度造成LED使用壽命的降低可望獲得改善。

有關(guān)類似照明用LED模塊的散熱特性，單靠封裝基板往往無法滿足實際需求，因此基板周邊材料的配合變得非常重要，例如配合3W/mK的熱傳導(dǎo)性膜片，可以有效提高LED模塊的散熱性與組裝作業(yè)性。

2、陶瓷封裝基板對熱歪斜非常有利

如上所述白光LED的發(fā)熱隨著投入電力強(qiáng)度的增加持續(xù)上升，LED芯片的溫升會造成光輸出降低，因此LED封裝結(jié)構(gòu)與使用材料的檢討非常重要。以往LED使用低熱傳導(dǎo)率樹脂封裝，被視為影響散熱特性的原因之一，因此最近幾年逐漸改用高熱傳導(dǎo)陶瓷，或是設(shè)有金屬板的樹脂封裝結(jié)構(gòu)。LED芯片高功率化常用方式分別包括了：LED芯片大型化、改善LED芯片發(fā)光效率、采用高取光效率封裝，以及大電流化等等。

雖然提高電流發(fā)光量會呈比例增加，不過LED芯片的發(fā)熱量也會隨著上升。因為在高輸入領(lǐng)域放射照度呈現(xiàn)飽和與衰減現(xiàn)象，這種現(xiàn)象主要是LED芯片發(fā)熱所造成，因此LED芯片高功率化時，首先必須解決散熱問題。

LED的封裝除了保護(hù)內(nèi)部LED芯片之外，還兼具LED芯片與外部作電氣連接、散熱等功能。LED封裝要求LED芯片產(chǎn)生的光線可以高效率取至外部，因此封裝必須具備高強(qiáng)度、高絕緣性、高熱傳導(dǎo)性與高反射性，令人感到意外的是陶瓷幾乎網(wǎng)羅上述所有特性，此外陶瓷耐熱性與耐光線劣化性也比樹脂優(yōu)秀。

傳統(tǒng)高散熱封裝是將LED芯片設(shè)置在金屬基板上周圍再包覆樹脂，然而這種封裝方式的金屬熱膨脹系數(shù)與LED芯片差異相當(dāng)大，當(dāng)溫度變化非常大或是封裝作業(yè)不當(dāng)時極易產(chǎn)生熱歪斜，進(jìn)而引發(fā)芯片瑕疵或是發(fā)光效率降低。

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