3030燈珠封裝工藝(如何散熱)

納米陶瓷如何成為MCPCB的最佳解決方案?

　　研究人員發(fā)現(xiàn)，電化學(xué)氧化工藝(ECO)可以在鋁表面產(chǎn)生一層幾十微米的氧化鋁陶瓷(Al2O3)。同時(shí)，這種氧化鋁陶瓷具有良好的強(qiáng)度和相對(duì)較低的熱導(dǎo)率(約 7.3 w/MK)。但由于氧化膜在電化學(xué)氧化過程中自動(dòng)與鋁原子鍵合，降低了兩種材料之間的熱阻，同時(shí)也具有一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

　　同時(shí)，研究人員將納米陶瓷與銅涂層相結(jié)合，使復(fù)合結(jié)構(gòu)的整體厚度在很低的水平上具有很高的總熱導(dǎo)率(約115W/MK)。因此，這種材料非常適合csp303封裝。

　　CSP 封裝設(shè)計(jì)為通過金屬化 P 極和 N 極直接焊接到印刷電路板 (PCB)。在某種程度上，這確實(shí)是一件好事。這種設(shè)計(jì)降低了 3030 LED燈珠基板和 PCB 之間的熱阻。

　　但是，由于 csp3030 封裝去掉了陶瓷基板作為散熱片，熱量直接從 LED 基板傳遞到 PCB，成為強(qiáng)點(diǎn)熱源。此時(shí)，CSP的散熱挑戰(zhàn)已從“一級(jí)(LED基板級(jí))”轉(zhuǎn)變?yōu)椤岸?jí)(整模組級(jí))”。

　　在這種情況下，模塊的設(shè)計(jì)者開始使用金屬覆蓋印刷電路板(MCPCB)來處理CSP封裝。

　　研究人員對(duì) MCPCB 和氮化鋁 (AlN) 陶瓷進(jìn)行了一系列熱輻射模擬測試。由于CSP封裝的結(jié)構(gòu)，熱通量只通過小面積的焊點(diǎn)傳遞，大部分熱量集中在中心，會(huì)降低使用壽命，降低光質(zhì)，甚至導(dǎo)致led3030燈珠故障。

　　MCPCB理想散熱模型

　　通常，大多數(shù)MCPCB的結(jié)構(gòu)：金屬表面鍍上一層銅，表面約30微米。同時(shí)，金屬表面還覆蓋有含有導(dǎo)熱陶瓷顆粒的樹脂介質(zhì)層。但是，過多的導(dǎo)熱陶瓷顆粒會(huì)影響整個(gè)MCPCB的性能和可靠性。

　　同時(shí)，性能和可靠性之間總是需要權(quán)衡取舍。

　　據(jù)研究人員分析，為了使3030燈珠的散熱效果更好，MCPCB需要降低介電層的厚度。由于熱阻(R)等于厚度(L)除以熱導(dǎo)率(k)(r=L/(KA))，而熱導(dǎo)率只由介質(zhì)本身的性質(zhì)決定，所以厚度是唯一的變量。

　　但是，由于生產(chǎn)工藝的限制和使用壽命的考慮，介電層的厚度不能無限減小，因此研究人員需要一種新的材料來解決這個(gè)問題。