四种功率型LED封装基板对比分析上

四种功率型LED封装基板对比分析

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。

如何提高环氧绝缘层的导热系数成为现阶段铝基板的研究热点。

目前采用的是一种掺有高热传导性无机填充物(比如陶瓷粉末)的改性环氧树脂或环氧玻璃布黏结片，通过热压把铜箔、绝缘体以及铝板黏结起来。

目前国际上已经开发出一种“全胶铝基板”，采用全胶的铝基板的热阻可以做到0.05K/W。此外，我国台湾的一家公司近开发出一种类钻碳材料DLC，并将其应用于高亮度LED封装铝基板的绝缘层。

DLC有许多优越的材料特性：高热传导率、热均匀性与高材料强度等。因此，以DLC取代传统金属基印刷电路板（MCPCB）的环氧树脂绝缘层，有望极大提高MCPCB的热传导率，但其实际使用效果还有待市场考验。

一种性能更好的铝基板是直接在铝板上生成绝缘层，然后印制电路。采用这种方法的大优点是结合力强，而且导热系数高达2.1W/(m·K)。但这种铝基板的加工制造过程复杂、成本高，而且，金属铝的热膨胀系数与芯片材料相差较大，器件工作时热循环常会产生较大应力，终可能导致失效，因此在实际应用中较少采用。