大功率LED散熱封裝用鋁基印刷電路板研究.pdf

1、LED照明是當(dāng)今科技的研究熱點(diǎn)之一。隨著LED發(fā)光效率的不斷提高，LED驅(qū)動(dòng)電流的大幅度增加，散熱問(wèn)題已經(jīng)成為大功率LED商品化的最大障礙。本課題選擇了大功率LED的散熱封裝作為研究方向，以產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用為目標(biāo)，對(duì)大功率LED散熱封裝用鋁基印刷電路板的若干關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了研究，取得了如下研究成果：
　　 ⑴提出了一種在鋁質(zhì)基板上直接制備氧化鋁絕緣層，再在絕緣層上濺射鍍覆導(dǎo)電薄膜來(lái)制備高導(dǎo)熱覆銅基板的新構(gòu)思，通過(guò)降低絕緣層導(dǎo)熱系數(shù)，

2、減少基板內(nèi)部熱沉數(shù)量，把熱阻降到最低程度。進(jìn)行了ANSYS有限元仿真與計(jì)算，分析了這種鋁基覆銅板的散熱行為與性能，以此為依據(jù)設(shè)計(jì)了大功率LED散熱封裝新結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)測(cè)結(jié)果，這種新穎結(jié)構(gòu)的散熱封裝，其熱阻可從傳統(tǒng)的FR-4環(huán)氧樹(shù)脂覆銅板的300K/W以上降低到10K/W左右；相比近年來(lái)開(kāi)始應(yīng)用的金屬基覆銅板(MCPCB)，對(duì)于3W單顆LED芯片，其等效位置溫度還可降低3℃左右，表明此種散熱封裝結(jié)構(gòu)能有效提高散熱效果。該結(jié)構(gòu)和

3、制備方法都已申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利，并進(jìn)入了公示階段，專利申請(qǐng)?zhí)?00910097241.1、200910097243.0、200910097242.6。
　　 ⑵從理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面研究了陽(yáng)極氧化的工藝，通過(guò)在鋁基板上采用陽(yáng)極氧化技術(shù)，低成本地制備了性能良好的氧化鋁絕緣層。重點(diǎn)對(duì)陽(yáng)極氧化形成氧化鋁絕緣層短路及與導(dǎo)電層附著力不良的原因進(jìn)行系統(tǒng)的分析研究，認(rèn)為，絕緣層開(kāi)裂和合金中的雜質(zhì)金屬析出是造成絕緣層短路的主要原因，提出選擇5系鋁合

4、金作為基材并適當(dāng)控制氧化膜厚度可以改善短路現(xiàn)象，同時(shí)，增大基板表面粗糙度和改善封孔效果是提升附著力的較佳方法，從而對(duì)利用陽(yáng)極氧化技術(shù)規(guī)?；a(chǎn)氧化鋁絕緣層提出了有指導(dǎo)意義的制備方案。
　　 ⑶設(shè)計(jì)了“過(guò)渡層+阻擋層+焊接層”多層膜系的導(dǎo)電層結(jié)構(gòu)，并研究用磁控濺射技術(shù)制備該導(dǎo)電層薄膜，同時(shí)，詳細(xì)研究了利用該導(dǎo)電層制備電路的制造工藝，通過(guò)比較掩膜法、正性油墨-腐蝕法、負(fù)性油墨法三種工藝方案，提出了負(fù)性油墨法作為產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的推薦方案。