用于高功率發光二極管的覆銅陶瓷基板(07-100)

　　動機

　　預期災難性故障比率和接面溫度的相依性是眾所周知和有案可稽的事實，并可于Arrhenius模型預見。較高接面溫度會導至流明降低，因而縮短模塊的預期壽命。

　　制造優質發光二極管模塊的主要方法是以較好封裝以取得較低接面溫度。用適當組合的DCB基板之物料可加長裝配發光二極管模塊裝的壽命和減少價格和壽命比。氮化鋁與薄氧化鋁(0.25mm) DCB基板都同樣可以對以上的挑戰做出經濟性和技術性的解決方案。

　　當我們考慮一套典型的5W高功率發光二極管封裝和大約9mm?的接觸面積(支持基板之金屬片的接觸)，根據表一之顕示可容易計算出，就算是標準氧化鋁陶瓷基板已經很足夠，那就可以避免花費使用制定材料如Si3N4或氮化鋁引致的成本增加。根據幾何條件熱阻可大為降阺并較之傳統IMS基板(75μm絶縁物厚和2.2W/mK傳熱度)低約60%。

　　表1 基于9mm2面積的熱阻計算(無熱擴散)

　　圖4 LED功率發展預測

　　仔細觀看功率的預測發展時(圖4)可以看到，到2010年時，發光二極管功率可高達100W。我們須了解這個并非全新封裝問題。這個需求是與傳統電力電子一樣。因此，相同的比對結果–應用相同的解決方案。

　　圖5 顯示了功率密度和工作溫度。

　　圖5 功率密度和溫度

　　我們參看三家主要發光二極管制造商的封裝型高功率發光二極管之發展趨勢 (圖6)。推動設計師去設計一些可降低熱阻的封裝。

　　圖6 LED功率和封裝熱阻的發展趨勢

　　根據這些數據去推斷，似乎進一步發展是把接面和金屬片之間的熱阻降低。對于功率價值大于5W的LED 4K/W熱阻值可于不久的將來達到。

　　對于晶粒直焊基板封裝，基板本身已經是熱管理的樽頸地帶，這趨勢會迫使基板作進一步改良。

　　發光二極管封裝的熱能特性

　圖7 熱阻模擬

　　圖7顯示功率發光二極管封裝的散熱途徑。我們且不談散熱器而集中于RJ-B=RJ-S+RS-B的情況。