翻新时间:2022-07-24
【环保论文】_LED论文,新能源论文,低碳论文
图1为目前高功率LED封装使用的结构,LED芯片会先封装在导热基板上,再打金线及封胶,这LED封装结构体具备轻巧,高热导及电路简单等优点,可应用在户外及室内照明。基板的选择中,氧化铝(Al2O
3)及硅(Si)都是目前市面上已在应用的材料,其中氧化铝基板因是绝缘体,必须有传导热设计,藉由电镀增厚铜层达75um;而硅是优良导热体,但绝缘性不良,必须在表面做绝缘处理。图1 LED封装结构 氧化铝基板及硅基板目前皆已应用于高功率LED的封装,由于LED发光效率仍有待提升,热仍是使用LED灯具上必须解决的重要问题,因此LED导热功能必须仔细分析。
要分析导热功能必须使用热阻仪来量测,以下的分析将细分LED封装体结构,包括芯片层,接合层及基板层,来分析每层热阻,分析工具则是目前世界公认最精确的T3Ster仪器。 本文将简单解析氧化铝基板及硅基LED板封装在热阻的表现(T3Ster仪器实测),其中专有名词定义如下: Rth:热阻,单位是(℃/W),公式为T/KA; T:导热基板的厚度(um); K:导热基板的导热系数(W/mC); A:导热面积(mmxmm)。
图2 E公司氧化铝基板的LED封装热阻分析 将氧化铝应用在LED封装主要是因为氧化铝材料高绝缘性及可制作轻小的组件,然而,氧化铝基板应用在电子组件,会因为氧化铝材料导热系数低(约20K/W),造成高热阻。图2为T3Ster热阻仪测试E公司氧化铝基板封装LED(LEDarea:1x1mm;LEDemitter:3.15x3.5mm))的结果,在25℃环境温度下测试时,各封装层的热阻如下: 1.Chip:2℃/W 2.Bondinglayer:3℃/W 3.氧化铝基板:20℃/W(高热阻,基板制作不佳) 当175mA小电流通入在1x1mm2的LED芯片上,氧化铝基板因热阻的温升为10.5℃(=20x175mAx3.0V),热不易传导出LED芯片;当350mA电流通入在1x1mm2的LED芯片上,氧化铝基板因热阻的温升为23℃(=20x350mAx3.3V),此时氧化铝基板会无法将热传导出LED芯片,LED芯片会产生大量光衰;而当500mA大电流通入在1x1mm2的LED芯片上时,氧化铝基板因热阻的温升大约为36℃(20x(500Ax3.6V),此时氧化铝基板也会无法将热传导出LED芯片,LED芯片会快速光衰。
因此,LED芯片封装若选择氧化铝基板,因其热阻高,封装组件只适合使用在低功率(~175mA,约0.5W)。图3 R公司氧化铝基板的LED封装热阻分析 图3为T3Ster热阻仪测试氧化铝基板封
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