用于高功率发光二极管的覆铜陶瓷基板(07-100)

　　动机

　　预期灾难性故障比率和接面温度的相依性是众所周知和有案可稽的事实，并可于Arrhenius模型预见。较高接面温度会导至流明降低，因而缩短模块的预期寿命。

　　制造优质发光二极管模块的主要方法是以较好封装以取得较低接面温度。用适当组合的DCB基板之物料可加长装配发光二极管模块装的寿命和减少价格和寿命比。氮化铝与薄氧化铝(0.25mm) DCB基板都同样可以对以上的挑战做出经济性和技术性的解决方案。

　　当我们考虑一套典型的5W高功率发光二极管封装和大约9mm?的接触面积(支持基板之金属片的接触)，根据表一之顕示可容易计算出，就算是标准氧化铝陶瓷基板已经很足够，那就可以避免花费使用制定材料如Si3N4或氮化铝引致的成本增加。根据几何条件热阻可大为降阺并较之传统IMS基板(75μm絶縁物厚和2.2W/mK传热度)低约60%。

　　表1 基于9mm2面积的热阻计算(无热扩散)

　　图4 LED功率发展预测

　　仔细观看功率的预测发展时(图4)可以看到，到2010年时，发光二极管功率可高达100W。我们须了解这个并非全新封装问题。这个需求是与传统电力电子一样。因此，相同的比对结果–应用相同的解决方案。

　　图5 显示了功率密度和工作温度。

　　图5 功率密度和温度

　　我们参看三家主要发光二极管制造商的封装型高功率发光二极管之发展趋势 (图6)。推动设计师去设计一些可降低热阻的封装。

　　图6 LED功率和封装热阻的发展趋势

　　根据这些数据去推断，似乎进一步发展是把接面和金属片之间的热阻降低。对于功率价值大于5W的LED 4K/W热阻值可于不久的将来达到。

　　对于晶粒直焊基板封装，基板本身已经是热管理的樽颈地带，这趋势会迫使基板作进一步改良。

　　发光二极管封装的热能特性

　图7 热阻模拟

　　图7显示功率发光二极管封装的散热途径。我们且不谈散热器而集中于RJ-B=RJ-S+RS-B的情况。