陶瓷COB平面光源技术分析.doc

LED散热核心-金属/陶瓷基板技术分析
光拓光电公司陶瓷基板COB面光源原理：使用高导热的AL2O3氧化铝材料的铝基板,以COB工艺,采多颗低瓦数芯片封装并利用扩散层及光学导光结构点设计以达到均匀的平面光源出光,无重叠影,且出光率较其它封装方式高出20~30%，热阻低于8，陶瓷基板COB面光源的陶瓷基板为高温烧结银涂层。
陶瓷基板COB面光源的优势
1、本陶瓷基板平面光源模块可靠性高，陶瓷和芯片都是AL2O3氧化铝材料，膨胀系数相近，不会因温度变化引起晶粒开焊，导致衰减与死灯，保证了芯片的稳定性。性能稳定，无死灯，无斑块。
2、热阻低于8，陶瓷平面光源的陶瓷基板为高温烧结银涂层。LED芯片直接封装在陶瓷基板上，热量直接在陶瓷基板上传导，散热快。
3、出光面一致性好，发光角度宽。发光均匀柔和，无斑马纹，无眩光，不伤眼睛。
4、出光面宽，发光效率高，110LM/W以上，衰减小，10000个小时光衰低于2%。
5、本平面光源为集成化光源模块，组装简便，直接安装使用，无须考虑其它工艺设计。
6、陶瓷平面光源工作时荧光粉与硅胶的结点温度可控制在120°C以下。LED在芯片表面温度80-90度时依然能够正常工作。
7、耐压4000V以上，耐高压安全性好。可匹配低电流高电压非隔离电源，能满足产品出口安规认证。降低电源成本，提高电源效率，从而提高陶瓷平面光源光转换效率。
LED散热核心-金属和陶瓷基板技术分析
散热基板随着线路设计、LED种类及功率大小有不同的设计，而产品的可靠性与价格是决定散热设计最重要的规范。散热基板主要的功能是提供LED所需要的电源及热传递的媒介，1个好的LED散热板是能够把80%-90%的热传递出去，这样的散热板就是好的基板。
另外1个功能是能够增加LED底部的面积，这样可以使热更快的先后传导更快的均匀散开。由于传统的印刷电路板热传导系数低(大都在0.5W/mK以下，且仅能利用增加散热用的通孔有限度地改善散热，已经逐渐在高功率LED的散热市场中消失。
如果需要有1个基础概念，则一般散热基板的基本设计，大多由铜箔电路/陶瓷粉末和高分子/铝基板组成，其中陶瓷粉末和高分子材料是其主要组成部分，陶瓷粉末扮演的是导热的功能，高分子主要扮演的是可靠度以及把电路层、散热的绝缘层和铝板3个结合在一起的重要角色。由于高分子本身不导热，其实热主要是通过陶瓷粉末向后面的铝板传递的，所以需要在有限的空间里塞入更多的陶瓷粉增加其导热性。

印刷电路板也有增强导热的设计，不过针对高热度的新一代LED，散热效率已经渐渐无法应付。(LairdTechnologies)
金属基板为目前最普及的高功率LED散热基板
高功率LED封装方式大致有金属为核心的金属基板(MCPCB)、金属绝缘基板(IMS)等，前者是将原有的印刷电路板(PCB)贴附在另外一种散热效果更好的金属上，用来提升散热效率，且这片金属是安置在印刷电路板内。后者是将高分子绝缘层及铜箔电路以环氧树脂黏接方式直接与铝或铜板接合，之后再将LED配置在绝缘基板上。也有直接让LED底部的散热通过PCB上穿孔的作法，此方式系直接与金属核心接触并加以散热。
由于金属基板具有较大的热传导系数(单位W/mK，铝：170、铜：380、氧化铝：20-40、氮化铝：220，后两者主要应用在陶瓷基板)，再加上量产良率的提升，因此成为目前高功率LED散热基板的主流。此外，由于金属基板具加工性、不易碎、价格低廉等优势，发展上更具潜力。
为了强化散热效果，目前针对绝缘层的材料，也从早期散热不佳的树酯(导热系数0.5W/mK)，进一步添加散热好的氧化铝粉或其它金属氧化物，使导热系数提高至1~6W/mK，甚至以阳极氧化膜(20W/mK)或钻石膜(400W/mK以上)取代。不过这部份尚面临颇多的挑战，例如如何使制造成本降低及提升绝缘材料的可靠度。
甚至不少改良后的金属散热基板结构，利用热电分离的设计，想办法把散热途径中的绝缘层移除，改用新一代导热胶(导热系数1~2W/mK)或锡合金(导热系数约50W/mK)的效能，且能够使LED底部与金属片结合，大大改善界面导热性能，不过此技术无法完全普及，因为这种金属基板并不适用底部具有电极性的LED。
散热基板的制造主要包括干式连续制程和湿式制程，前者在高温下连续制程生产。后者则是把陶瓷粉末和高分子材料用溶剂混合制成。湿式制程的技术较简单，且在材料的控制上比较容易。但相对的湿式制程用印刷的方式布在铝板上面最后通过干燥制程把溶剂挥发出来，制作过程中溶剂会挥发到空气当中会对环境造成污染，并且如果溶剂没有除干净会出现散热基板可靠度上的问题。
除了硬式金属基板，亦有可弯曲金属基板的出现，原来是为了应用在汽车导航的LCD背光模块薄形化需求，以及高功率LED可以完成立体封装的要求而开发，在设计上，可弯曲