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LED散热核心之争:铝基板和陶瓷基板谁的散热性能更优良?

字号:   |     |  2017-05-08  浏览:872  

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        5月3日,德国照明大厂欧司朗发布2017财年第二季度业绩报告,2017年1-3月实现营收10.5亿欧元(折合人民币78.97亿元),比上年同期增长约为10%。在半导体照明飞速发展的今天,LED的重点难题—散热,将成为一个大问题,那么到底怎么样才能最高效率的散热呢?今天我们就来聊聊LED散热的重点—芯片。

        现在芯片的制造可谓是多种多样,LED芯片也不例外。芯片的导热率将会直接影响到散热,当然,作为芯片也不能光看散热,还有介电常数、热膨胀系数等。今天用市场上应用广泛的铝基板和一直比较低调的陶瓷基板做个对比。

      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系列属于含铝量最多的,纯度可以达到99.00%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,是目前常规工业中最常用的一个系列。

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。

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。

  接下来在来看看陶瓷基板。

         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。

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