表面封裝型LED散熱與O2PERA


如眾所周知環(huán)氧樹(shù)脂不適合當作LED的基板材料,主要原因是環(huán)氧樹(shù)脂擁有容易吸收紫外線(xiàn)的AllELe結構(圖2),Allele結構一旦受熱會(huì )劣化、著(zhù)色,沒(méi)有Allele結構的環(huán)氧樹(shù)脂種類(lèi)繁多,脂環(huán)式環(huán)氧樹(shù)脂是典型代表。
圖4是脂環(huán)式環(huán)氧樹(shù)脂的化學(xué)結構,目前脂環(huán)式環(huán)氧樹(shù)脂已經(jīng)成為高輝度用LED密封材料,脂環(huán)式環(huán)氧樹(shù)脂具備高耐旋光性,反面缺點(diǎn)是耐熱性較低,脂環(huán)式環(huán)氧樹(shù)脂若應用在積層板時(shí),可以形成高耐紫外線(xiàn)材料,不過(guò)受限于低反應性與黏度等問(wèn)題,制造上還有許多技術(shù)性課題有待解決。

改善加熱變色性的方法,分別如下:
(1)提高樹(shù)脂的耐熱性(提高玻璃轉移點(diǎn)的溫度)。
(2)添加防氧化劑。
(3)主劑的雙重結合,降低容易氧化的部位。
有關(guān)第(1)項,一般認為可以透過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂與硬化劑的組合,可望獲得改善。
有關(guān)第(2)項,研究人員開(kāi)始檢討防氧化劑的添加量與相性。
有關(guān)第(3)項,采用脂環(huán)式環(huán)氧樹(shù)脂,可以解決特性面的問(wèn)題。
提高白色度與反射率
為了使基板白色化,必需將白色顏料添加于樹(shù)脂內,該白色顏料的選擇會(huì )直接反映在基板的反射率,因此它是非常重的項目。適合LED基板的白色顏料必需選用「在可視光領(lǐng)域的反射率很高,即使低波長(cháng)它的反射率也不會(huì )降低的材料」,二氧化鈦比較接近上述要求,其它候補材料則有氧化鋅、鋁等等?;迦籼砑佣趸?,可以提高初期白色度與反射率,缺點(diǎn)是熱與紫外線(xiàn)會(huì )使有機部份迅速變色。此外若添加填充材料,基板的剛性會(huì )提高、熱變形溫度也隨著(zhù)變高,它可以提升芯片封裝時(shí)的導線(xiàn)固定性與加工時(shí)的良率。
白色積層板材料
圖5是日本業(yè)者開(kāi)發(fā)的粘貼銅箔白色積層板“CS-3965H”的分光反射率。如圖所示CS-3965H的分 光反射率,從近紫外(波長(cháng)420nm)開(kāi)始站立,在可視光全波長(cháng)領(lǐng)域達到87%。如果基板變色時(shí),在藍光領(lǐng)域(波長(cháng)450nm)的反射率會(huì )降低。

圖6是“CS-3965H”經(jīng)過(guò)加熱與紫外線(xiàn)照射后的藍光反射率變化特性,如圖所示CS-3965H銅箔白色積層板的變色非常低,由于CS-3965H的初期反射率很高,熱與紫外線(xiàn)照射后的反射率變化卻非常低,非常適用于高輝度LED的封裝。

高功率LED的散熱設計
白光LED已經(jīng)開(kāi)始應用在一般照明與汽車(chē)等領(lǐng)域,投入LED的電力也從過(guò)去數十mW提高數W等級,因此發(fā)熱問(wèn)題更加表面化。
所謂熱問(wèn)題是指隨著(zhù)投入電力的增加,LED芯片的溫升造成光輸出降低。有效對策除了改善芯片的特性之外,搭載LED芯片的封裝材料與結構檢討也非常重要。樹(shù)脂封裝方式是目前市場(chǎng)的主流,由于樹(shù)脂的熱傳導率很低,因此經(jīng)常成為影響熱問(wèn)題的原因之一,目前常用對策是將金屬導入樹(shù)脂封裝結構,或是采用高熱傳導率陶瓷材料。
LED高功率化必需進(jìn)行以下檢討,分別是:
(1)芯片大型化

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