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四种功率型LED封装基板对比分析

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功率型LED封装基板作为热与空气对流的载体,其热导率对LED的散热起着决定性作用。DPC陶瓷基板以其优良的性能和逐渐降低的价格,在众多电子封装材料中显示出很强的竞争力,是未来功率型LED封装发展的趋势。

 

随着科学技术的发展、新制备工艺的出现,高导热陶瓷材料作为新型电子封装基板材料,应用前景十分广阔。

 

 

 

随着LED芯片输入功率的不断提高,大耗散功率带来的大发热量给LED封装材料提出了更新、更高的要求。在LED散热通道中,封装基板是连接内外散热通路的关键环节,兼有散热通道、电路连接和对芯片进行物理支撑的功能。

 

对高功率LED产品来讲,其封装基板要求具有高电绝缘性、高导热性、与芯片匹配的热膨胀系数等特性。

 

树脂基封装基板:配套成本高普及尚有难度

 

EMC和SMC对模压成型设备要求高,一条模压成型生产线价格在1000万元左右,大规模普及尚有难度。

 

近几年兴起的贴片式LED支架一般采用高温改性工程塑胶料,以PPA(聚邻苯二甲酰胺)树脂为原料,通过添加改性填料来增强PPA原料的某些物理、化学性质,从而使PPA材料更加适合注塑成型及贴片式LED支架的使用。PPA塑料导热性能很低,其散热主要通过金属引线框架进行,散热能力有限,只适用于小功率LED封装。

 

 

 

随着业界对LED散热的重视,两种新的热固性塑胶料——环氧塑封料(EMC)和片状模塑料(SMC)被引入贴片式LED支架中。

 

EMC是以高性能酚醛树脂为固化剂、导热系数较高的硅微粉等为填料、多种助剂混配而成的粉状模塑料。SMC主要是由30%左右的不饱和树脂、40%左右的玻璃纤维、无机填料以及其他添加剂组成。

 

这两种热固性模塑料热固化温度在150℃左右,经过改性后导热系数可达4W/(m·K)~7W/(m·K),与PPA塑胶相比有较大提高,但缺点是流动性与导热性较难兼顾,固化成型时硬度过高,容易产生裂纹和毛刺。EMC和SMC固化时间长,成型效率相对较低,对模压成型设备、模具及其他配套设备的要求相当高,一条模压成型及配套生产线价格在1000万元左右,大规模普及尚有难度。

 

金属芯印刷电路板:制造工艺复杂实际应用较少

 

铝基板的加工制造过程复杂、成本高,铝的热膨胀系数与芯片材料相差较大,实际应用中较少采用。

 

随着LED封装向薄型化及低成本化方向发展,板上芯片(COB)封装技术逐步兴起。目前,COB封装基板大多使用金属芯印刷电路板,高功率LED封装大多采用此种基板,其价格介于中、高价位间。

 

当前生产上通用的大功率LED散热基板,其绝缘层导热系数极低,而且由于绝缘层的存在,使得其无法承受高温焊接,限制了封装结构的优化,不利于LED散热。