2024年-LED光源散熱材料介紹

汽車燈具LED光源散熱材料

2017-02-261

隨著汽車照明技術(shù)的不斷發(fā)展，多顆粒集成大功率LED光源的散熱已成為LED器件開發(fā)研制領(lǐng)域亟需關(guān)注和解決的技術(shù)問題。散熱基板材料界面填充材料散熱器材料2

散熱基板材料印刷電路基板(PCB)金屬基印制板(MCPCB)陶瓷基板直接銅結(jié)合基板3

常用FR4印刷電路基板（Fig1），其熱傳導(dǎo)率0.36W/m·K，熱膨脹系數(shù)在13~17ppm/K。可單層設(shè)計，也可以多層銅箔設(shè)計(Fig2）優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)成熟，成本低廉，可適用在大尺寸面板缺點(diǎn)：熱性能差，一般用于傳統(tǒng)的低功率LEDFig1Fig24

金屬基電路板的結(jié)構(gòu)

由于PCB的熱導(dǎo)率差﹑散熱效能差，只適合傳統(tǒng)低功率LED。隨著技術(shù)進(jìn)步，將印刷電路基板貼附在金屬板上。金屬基電路板是由金屬基覆銅板經(jīng)印刷電路制造工藝制作而成。根據(jù)使用的金屬基材的不同，分為銅基覆銅板、鋁基覆銅板、鐵基覆銅板，一般對于LED散熱大多應(yīng)用鋁基板。散熱性好熱膨脹系數(shù)低尺寸穩(wěn)定性好類別材質(zhì)厚度規(guī)格擴(kuò)張強(qiáng)度延伸率鋁基材LF/L4M/LY12鋁材1.0,1.6,2.0,3.2mm30kgf/mm25%銅基材C11000銅合金1.0-3.2mm25-32kgf/mm215%鐵基材冷軋鋼/殷鋼1.0,2.3mm------以貝格斯為例，不同金屬基材性能如下：5

以燒結(jié)的陶瓷材料作為LED封裝基板，具有絕緣性，無須介電層，有良好的熱傳導(dǎo)率，熱膨脹系數(shù)(4.9-8ppm/K)，與LEDchip、Si基板或Sapphire較匹配，比較不會因熱產(chǎn)生熱應(yīng)力及熱變形。典型的陶瓷基板，如AIN，其熱導(dǎo)率在170-230W/m·K，熱膨脹系數(shù)3.5-5ppm/K。價格較貴，尺寸限于4.5平方英寸以下，無法用于大面積面板，適合高溫環(huán)境高功率LED使用。

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在金屬基板直接共燒接合陶瓷材料，兼具高熱傳導(dǎo)率及低熱膨脹性，還具介電性。

允許制作溫度、運(yùn)作溫度達(dá)800℃以上。7

總結(jié)實(shí)際產(chǎn)品應(yīng)用選擇基板材料，低功率LED發(fā)熱量不大，用PCB基板即可，對高功率LED，為滿足其散熱要求，采用MCPCB基板，陶瓷基板或DCB基板，滿足性能要求時，則應(yīng)考慮其成本。我司目前常用的基板是PCB基板。8

為什么要用界面材料?由于散熱器底面與LED芯片表面之間會存在很多溝壑或空隙，因空氣是熱的不良導(dǎo)體，空氣間隙會嚴(yán)重影響散熱效率，使散熱器的性能大打折扣，甚至無法發(fā)揮作用。為了減小芯片和散熱器之間的空隙，增大接觸面積，必須使用導(dǎo)熱性能好的導(dǎo)熱材料來填充，如導(dǎo)熱膠帶、導(dǎo)熱墊片、導(dǎo)熱硅酯、導(dǎo)熱黏合劑、相轉(zhuǎn)變材料等。以下介紹幾種常用界面材料的導(dǎo)熱率界面材料導(dǎo)熱率Liqui-BondSA2000導(dǎo)熱膠2.0w/m·kDM6030HK-SD高導(dǎo)熱銀膠50w/m·kHN-G高性能導(dǎo)熱硅脂≥1w/m·k9

相轉(zhuǎn)變材料相變材料是指隨溫度變化而改變物質(zhì)狀態(tài)并能提供潛熱的物質(zhì)。轉(zhuǎn)變物理性質(zhì)的過程稱為相變過程，這時相變材料將吸收或釋放大量的潛熱。相變材料主要包括無機(jī)PCM、有機(jī)PCM類。其中，無機(jī)類PCM主要有結(jié)晶水合鹽類、熔融鹽類、金屬或合金類等；有機(jī)類PCM主要包括石蠟、醋酸和其他有機(jī)物?？梢钥闯?，基本上都需要溶液作為相變載體，考慮車燈的實(shí)際情況，我們無論在界面材料或者散熱器腔體內(nèi)引入溶液的可能性極低。10

ADC12鋁合金鋁合金牌號導(dǎo)熱系數(shù)成本ADC6138w/m·kADC14134w/m·kADC1121w/m·kADC3ADC12/ADC5/ADC10113w/m·k96w/m·k11

ADC12表面處理技術(shù)陽極氧化由于鋁合金多采用壓鑄或者擠壓成型，制品表面不清潔，陽極氧化處理的主要作用是提高金屬的耐腐蝕性、耐磨性、硬度和著色性能，一般對于車燈散熱器材料要求陽極氧化膜厚度不低于4μm黑色著色浸漬著色的原理主要是氧化膜對色素體的物理吸附和化學(xué)吸附。無機(jī)鹽浸漬著色主要是靠化學(xué)反應(yīng)沉積在多空層；有