新闻中心

LED散热途径

     目前,随着国内外LED行业向高效率、高密度、大功率等方向发展,从2017到2018就可以看出,整体国内LED有了突飞猛进的进展,功率也是越来越大,开发性能优越的散热材料已成为解决LED散热问题的当务之急。一般来说,LED发光效率和使用寿命会随结温的增加而下降,当结温达到125℃以上时,LED甚至会出现失效。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、金属及金属合金材料、陶瓷和复合材料等,它们的热膨胀系数与热导率如下表所示。其中Si材料成本高;金属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。
    依据不同的封装技术,其散热方法亦有所不同,而LED各种散热途径方法约略可以下图三示意之:
 
  散热途径说明:
 
  1. 从空气中散热
 
  2. 热能直接由System circuit board导出
 
  3. 经由金线将热能导出
 
  4. 若为共晶及Flip chip制程,热能将经由通孔至系统电路板而导出)
 
  一般而言,LED晶粒(Die)以打金线、共晶或覆晶方式连结于其基板上(Substrate of LED Die)而形成一LED晶片( chip),而后再将LED 晶片固定于系统的电路板上(System circuit board)。因此,LED可能的散热途径为直接从空气中散热(如图三途径1所示),或经由LED晶粒基板至系统电路板再到大气环境。而散热由系统电路板 至大气环境的速率取决于整个发光灯具或系统之设计。
 
  然而,现阶段的整个系统之散热瓶颈,多数发生在将热量从LED晶粒传导至其基板再到系统电路板为主。此部分的可能散热途径:其一为直接藉由晶粒基板散热至 系统电路板(如图三途径2所示),在此散热途径里,其LED晶粒基板材料的热散能力即为相当重要的参数。另一方面,LED所产生的热亦会经由电极金属导线 而至系统电路板,一般而言,利用金线方式做电极接合下,散热受金属线本身较细长之几何形状而受限(如图三途径3所示);因此,近来即有共晶 (EutecTIc) 或覆晶(Flip chip)接合方式,此设计大幅减少导线长度,并大幅增加导线截面积,如此一来,藉由LED电极导线至系统电路板之散热效率将有效提升
   经由以上散热途径解释,可得知散热基板材料的选择与其LED晶粒的封装方式于LED热散管理上占了极重要的一环,后段将针对LED散热基板做概略说明。