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LED发光二极管用什么散热材料最为合适?

来源:深圳市瑞广光电器材有限公司  发布时间:2019-03-25   点击量:169

    随着LED行业的不断发展,LED发光二极管已经向高效率,大功率等方面快速发展,LED的功率越大,散热性的材料的需求就越高,散热材料的开发已经成为LED的重要问题。一般LED的发光效率和使用寿命会随结晶的增加而下降,当结晶温度达到125℃以上时,LED会出现失效的可能,为使LED结温保持在较低温度下,必须采用高热导率、低热阻的散热基板材料和合理的封装工艺,以降低LED总体的封装热阻。现阶段常用基板材料有si材料、金属及金属合金材料、陶瓷和复合材料等,Si金属成本高及金属合金材料的固有导电性、热膨胀系数与芯片材料不匹配,陶瓷材料难加工等缺点,均很难同时满足大功率基板的各种性能要求。
   现阶段功率型LED封装技术常选用的散热基板主要有环氧树脂覆铜基板、金属基覆铜基板、金属基复合基板、陶瓷覆铜基板等。
1、环氧树脂覆铜基板是传统电子封装中应用最广泛的基板,只有是成本低,易加工,但由于热导率低,耐高温性差,只适用于小功率LED。
2、金属基覆铜基板具有优异的散热性,它已成为目前大功率LED散热基板市场上应用最广泛的产品,导致热量不能很好的从芯片直接传到金属底座上;金属Cu、Al的热膨胀系数较大,可能造成比较严重的热失配问题。
3、金属基复合基板最具代表性的材料是铝碳化硅。铝碳化硅是将SiC陶瓷的低膨胀系数和金属Al的高导热率结合在一起的金属基复合材料,它综合了两种材料的优点,具有低密度、低热膨胀系数、高热导率、高刚度等一系列优异特性。AlSiC的热膨胀系数可以通过改变SiC的含量来加以调试,使其与相邻材料的热膨胀系数相匹配,从而将两者的热应力减至最小。
4、陶瓷基板材料常见的主要有Al2O3、氮化铝、SiC、BN、BeO、Si3N4等,陶瓷基板,机械强度,能用作为支持构件,导热系数大,热膨胀系数与Si和GaAs等芯片材料相匹配,耐热性能良好,介电常数低,介电损耗小,绝缘电阻及绝缘破坏电高,在高温、高湿度条件下性能稳定,可靠性高。化学稳定性好,无吸湿性;耐油、耐化学药品;无毒、无公害、α射线放出量小;晶体结构稳定,在使用温度范围内不易发生变化;原材料资源丰富。
    现阶段Al2O3和BeO陶瓷是大功率封装两种主要基板材料。但这基板材料都各存在缺点,Al2O3的热导率低,热膨胀系数与芯片材料不匹配;BeO虽然具有优良的综合性能,但生产成本较高和有剧毒。因此,从性能、成本和环保等方面考虑,这两种基板材料均不能作为今后大功率LED器件发展最理想材料。氮化铝陶瓷具有高热导率、高强度、高电阻率、密度小、低介电常数、无毒、以及与Si相匹配的热膨胀系数等优异性能,将逐步取代传统大功率LED基板材料,成为今后最具发展前途的一种陶瓷基板材料。
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