LED封装基板研究新进展陈毕达

LED封装基板研究新进展

陈毕达甘贵生

摘要：

基板散热是LED散热的最主要途径，其散热能力直接影响到LED器件的性能和可靠性。总结了LED封装基板材料的性能，综述了金属基板、陶瓷基板、硅基板和新型复合材料基板的研究进展，展望了功率型LED封装基板的应用和发展趋势。综合表明，MCPCB,DBC,DAB,DPC等基板各具优势，但DPC基板各种制备工艺参数合适，特别是铝碳化硅基板(Al/SiC)有着低原料成本、高导热、低密度和良好可塑性的显著优势，有望大面积推广应用。

近年来，LED(Lightemittingdiode)以其寿命长、节能环保、响应速度快等优点而逐渐成为新一代的发光光源。白炽灯相对于LED灯，在耗能方面缺点过于明显，大部分白炽灯会把90%的能量转化成热能而耗散掉，只有低于10%的能量会转换为可见光，因此在全球节能减排的大形势下，国家发改委已经宣布从年10月1日起，功率在15W及其以上的普通照明用白炽灯将会被禁止销售和进口。

随着技术的不断发展，大功率LED的应用将会越来越广泛。同时随着LED功率的增大，其散热问题也变得越发突出。通常情况下，随着LED结温的升高，LED器件的光效和使用寿命均会下降，而当结温超过℃时，LED甚至会出现失效。由于技术条件的限制，现阶段LED的发光转换效率仅为20%~30%左右，余下的能量大部分都转换为热能而被耗散掉。对大功率LED来说，这些热量如果聚集在芯片内部而不及时导出，则会使LED发光效率降低，更严重的还会影响LED的寿命，因此，基板散热作为LED芯片散热的最重要途径，是目前LED封装系统中的关键，低热阻、高导热等性能优良的散热基板的研发将显得尤为重要。

1LED封装基板材料

散热基板，特别是大功率LED的散热基板，其主要作用是吸收LED芯片所产生的热量并且与外界进行热量交换，故采用大功率LED散热基板材料时必须考虑到以下性能：热导率高、稳定性高、绝缘性能优异以及很好的匹配芯片的热膨胀系数的能力。对于大功率LED，封装基板材料的选择将直接影响芯片的散热能力，进而影响整个LED的稳定性和可靠性。如若材料选择不当，则会直接导致LED失效加速，进而影响其使用寿命，因此选择合适的基板材料显得尤为重要。现阶段使用最多的基板材料为树脂、金属（铝铜等）、硅、陶瓷和复合结构材料等。

早期的LED往往采用引线框架式结构，大多数由支架、芯片、反光杯、金线和环氧树脂透镜组成。这种结构主要靠金属支架散热，周围封装所采用的树脂散热能力较差。环氧树脂覆铜基板(FR-4)是传统电子封装中应用和使用最广泛的基板，通常会作为印刷电路板(PCB)的主材料，但是其热导率(0.2~0.3W/(m·K))较低，耐热性能差，仅适用于小功率或者集成度很低的LED器件封装。AngieFan等人通过在环氧基板上电镀铜通孔的方式，极大程度地增加了PCB板的散热性能，为制得可用于大功率的PCB板提供了方向。

随着制备技术的不断发展，两种新型材料EMC和SMC被逐渐引入到LED封装中。环氧塑封料(epoxymolding

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