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LED散热:铝基板和陶瓷基板深度解析

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【摘要】:
在半导体LED照明飞速发展的今天,LED的“散热”成为一个重点难题,那么怎样才能高效散热呢?今天我们来聊聊LED散热的重要介质——基板。  一、铝基板 铝基板常见于LED照明产品。有正反两面,白色的一面是焊接LED引脚的,另一面呈现铝本色,一般会涂抹导热凝浆后与导热部分接触。铝基板常用的金属铝基的板材主要有1000系、5000系和6000系,这三系铝材的基本特性如下: 1、1000系列代表1050

在半导体LED照明飞速发展的今天,LED的“散热”成为一个重点难题,那么怎样才能高效散热呢?今天我们来聊聊LED散热的重要介质——基板。

 

 

一、铝基板

 

铝基板常见于LED照明产品。有正反两面,白色的一面是焊接LED引脚的,另一面呈现铝本色,一般会涂抹导热凝浆后与导热部分接触。

铝基板常用的金属铝基的板材主要有1000系、5000系和6000系,这三系铝材的基本特性如下:

 

1、1000系列代表1050、1060、1070。1000系列铝板又称为纯铝板,在所有系列中1000系列属于含铝量较多的,纯度可以达到99%以上。由于不含有其他技术元素,所以生产过程比较单一,价格相对比较便宜,是目前常规工业中较常用的一个系列。

 

2、5000系列代表5052、5005、5083、5A05系列。5000系列铝板属于较常用的合金铝板系列,主要元素为镁,含镁量在3%~5%之间,其又称为铝镁合金。

主要特点为密度低、抗拉强度高、延伸率高等。在相同面积下铝镁合金的重量低于其他系列,故常用在航空方面,比如飞机油箱。

 

3、6000系列代表6061,主要含有镁和硅两种元素,故集中了4000系列和5000系列的优点。6061是一种冷处理铝锻造产品,适用于对抗腐蚀性、氧化性要求高的应用。可使用性好、接口特点优良、容易涂层、加工性好。

 

另外,

5000系铝基板的导热率在135W/(m·K)左右

6000系在150W/(m·K)左右

1000系在220W/(m·K)左右

 

 

二、陶瓷基板

 

陶瓷基板是指铜箔在高温下直接键合到氧化铝(Al2O3)或氮化铝(AlN)陶瓷基片表面( 单面或双面)上的特殊工艺板。所制成的超薄复合基板具有优良电绝缘性能、高导热特性、优异的软钎焊性和较高的附着强度,并可像PCB板一样能刻蚀出各种图形,具有很大的载流能力。

陶瓷电路板具有以下一些特点:

◆机械应力强,形状稳定;高强度、高导热率、高绝缘性;结合力强,防腐蚀。

◆ 极好的热循环性能,循环次数达5万次,可靠性高。

◆与PCB板(或IMS基片)一样可刻蚀出各种图形的结构;无污染、无公害。

◆使用温度宽55℃~850℃;热膨胀系数接近硅,简化功率模块的生产工艺。可节省过渡层Mo片,省工、节材、降低成本。

◆减少焊层,降低热阻,减少空洞,提高成品率。

◆在相同载流量下0.3mm厚的铜箔线宽仅为普通印刷电路板的10%。

◆ 优良的导热性,使芯片的封装非常紧凑,从而使功率密度大大提高,改善系统和装置的可靠性。

◆ 超薄型(0.25mm)陶瓷基板可替代BeO,无环保毒性问题。

◆载流量大,100A电流连续通过1mm宽0.3mm厚铜体,温升约17℃;100A电流连续通过2mm宽0.3mm厚铜体,温升仅5℃左右;

◆热阻低,10×10mm陶瓷基板的热阻0.63mm厚度陶瓷基片的热阻为0.31K/W ,0.38mm厚度陶瓷基片的热阻为0.19K/W,0.25mm厚度陶瓷基片的热阻为0.14K/W。

◆ 绝缘耐压高,保障人身安全和设备的防护能力。

◆ 可以实现新的封装和组装方法,使产品高度集成,体积缩小。

 

AIN陶瓷板具有超高的导热率,室温下理论导热率为319W/(m·K),还有良好的绝缘性,25℃时电阻率大于1014Ω·cm。

 

陶瓷基板产品问世,开启散热应用行业的发展,由于陶瓷基板散热特色,加上陶瓷基板具有高散热、低热阻、寿命长、耐电压等优点,随着生产技术、设备的改良,产品价格加速合理化,进而扩大LED产业的应用领域,如家电产品的指示灯、汽车车灯、路灯及户外大型看板等。陶瓷基板的开发成功,更将成为室内照明和户外亮化产品提供服务,使LED产业未来的市场领域更宽广。

 

 

 

转载自:先进陶瓷展

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