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LED铝基板性能稳步提升

  众所周知,热量是LED和其它硅类半导体的大敌。随着LED行业的发展,产品的体积越来越小,功率密度越来越大,如何寻求散热及结构设计的最佳方法,就成为当今LED产品设计的一个巨大的挑战,采用高导热性能的铝基板无疑是解决散热问题的有效手段之一。

  铝基板是一种具有良好散热功能的金属基覆铜板(MCPCB),它由电路层(铜箔)、导热绝缘层和金属基层三层结构组成。

  铝基板的散热原理:LED功率器件表面贴装在电路层,运行时产生的热量通过绝缘层传导到金属基板,再经过热界面材料传导到散热器,这样就能将LED所产生的绝大部分热量通过对流的方式扩散到周围的空气中。

  与此同时,铝基板的线路层(一般采用电解铜箔)经过蚀刻形成印制电路,用于实现器件的装配和连接。与传统的FR-4相比,采用相同的厚度,相同的线宽,铝基板能够承载更高的电流。

  导热绝缘层是铝基板最核心的技术,主要起到粘接、绝缘和导热的功能。传统绝缘层基本上都使用FR-4半固化片(导热系数仅为0.3W/m?K),没有添加任何的导热填料,热传导性能较差。

  而现在铝基板绝缘层都是由高导热、高绝缘的陶瓷粉末填充而成的聚合物(主要是环氧树脂)所构成,这样的绝缘层具有良好的热传导性能(导热系数高达2.2W/m?K),更高的绝缘强度,更好的粘接性能。

  为了追求更好的性能,散热基板材料的选择一直在不断变化,从早期的铜基板到铝基板,再到部分企业所采用的陶瓷基板、复合基板,然后又回归到金属材料。一般情况下,从成本和技术性能等条件来考虑,铝板是金属基层比较理想的选择。业内人士认为,如果有更高的热传导性能、机械性能、电性能和其它特殊性能要求,铜板、不锈钢板、铁板和硅钢板等亦可采用。

  众所周知,当前大部分LED灯具均使用铝基板,而衡量铝基板性能好坏的主要标准是导热系数、热阻值、击穿电压等。从下表中可以看出,铝基板各方面参数都有所提升,如导热系数由目前的1.0提升到2.5,热阻由0.8降为0.5,击穿电压由6KV提高到8KV等,表明铝基板的性能在稳步提升。

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