散熱問(wèn)題是大功率LED封裝必須重點(diǎn)解決的難題。由于散熱效果的好壞直接影響到LED產(chǎn)品的壽命和發(fā)光效率,因此有效地解決大功率LED封裝散熱問(wèn)題,對提高LED封裝的可靠性和壽命具有重要作用。
第一大因素:封裝結構
封裝結構又分為微噴結構和倒裝芯片結構倆種類(lèi)型。
1、微噴結構
在該密封系統中,流體腔體中的流體在一定的壓力作用下在微噴口處形成強烈的射流,該射流直接沖擊LED芯片基板表面并帶走LED芯片所產(chǎn)生的熱量,在微泵的作用下,被加熱的流體進(jìn)入小型流體腔體向外界環(huán)境釋放熱量,使自身溫度下降,再次流入微泵中開(kāi)始新的循環(huán)。
優(yōu)點(diǎn):微噴結構具有散熱性能高以及LED芯片基板的溫度分布均勻。
缺點(diǎn):由于微泵的可靠性和穩定性對系統的影響很大,并且該系統結構比較復雜增加了運行成本。
2、倒裝芯片結構
倒裝芯片對于傳統的正裝芯片,電極位于芯片的發(fā)光面,因而會(huì )遮擋部分發(fā)光,降低芯片的發(fā)光效率。
優(yōu)點(diǎn):該種結構的芯片,光從頂部的藍寶石取出,消除了電極和引線(xiàn)的遮光,提高了發(fā)光效率,同時(shí)襯底采用高導熱系數的硅,大大提高了芯片的散熱效果。
缺點(diǎn):該結構的PN所產(chǎn)生的熱量通過(guò)藍寶石襯底導出去,藍寶石的導熱系數較低且傳熱路徑長(cháng),因而這種結構的芯片熱阻大,熱量不易散發(fā)出去。
第二大因素:封裝材料
LED封裝材料分為熱界面材料和基板材料倆種。
1、熱界面材料
當前LED封裝常用的熱界面材料有導熱膠和導電銀膠。
(a)導熱膠
常用導熱膠的主要成分是環(huán)氧樹(shù)脂,因而其導熱系數較小,導熱性能差,熱阻大。
優(yōu)點(diǎn):導熱膠具有絕緣、導熱、防震、安裝方便、工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。
缺點(diǎn):由于導熱系數很低,因而只能應用在對散熱要求不高的LED封裝器件上。
(b)導電銀膠
導電銀膠是GeAs、SiC導電襯底LED,具有背面電極的紅光、黃光、黃綠芯片LED封裝點(diǎn)膠或備膠工序中關(guān)鍵的封裝材料。
優(yōu)點(diǎn):具有固定粘結芯片、導電和導熱、傳熱的作用,并且對LED器件的散熱性、光反射性、VF特性等具有重要的影響。它作為一種熱界面材料,目前導電銀膠在LED行業(yè)中得到廣泛的應用。
2、基板材料
LED封裝器件的某條散熱途徑是從LED芯片到鍵合層到內部熱沉到散熱基板最后到外部環(huán)境,可以看出散熱基板對LED封裝散熱的重要性,因而散熱基板必須具有以下特征:高導熱性、絕緣性、穩定性、平整性和高強度。