一般的LED节点温度则不能超过120℃,即便是Lumileds、Nichia、CREE等推出的最新器件,其最高节点温度仍不能超过1500℃。因此 LED器件的热辐射效应基本可以忽略不计,热传导和对流是LED散热的主要方式。在散热设计时先从热传导方面考虑,因为热量首先从LED封装模块中传导到 散热器。所以粘结材料、基板是LED散热技术的关键环节。
粘结材料主要包括导热胶、导电银浆和合金焊料三种主要方式。导热胶是在基体内部加入一些高导热系数的填料,如SiC、A1N、A12O3、SiO2等,从 而提高其导热;导电银浆是将银粉加入环氧树脂中形成的一种复合材料,粘贴的硬化温度一般低于200℃,具有良好的导热特性、粘结性能可靠等优点,但银浆对 光的吸收比较大,导致光效下降。
基板主要包括陶瓷基板、陶瓷基板和复合基板三种主要方式。陶瓷基板主要是LTCC基板和AIN基板。LTCC基板具有易于成型、工艺简单、成本低而且容易 制成多种形状等诸多优点;Al和Cu都是LED封装基板的优良材料,由于金属材料的导电性,为使其表面绝缘,往往需通过阳极氧化处理,使其表面形成薄的绝 缘层。金属基复合材料主要有Cu基复合材料、Al基复合材料。Occhionero等人探究了AlSiC在倒装芯片、光电器件、功率器件及大功率LED散 热基板上的应用,在AlSiC中加入热解石墨还可以满足对散热要求更高的工况。未来的复合基板主要有5种:单片电路碳质材料、金属基复合材料、聚合物基复 合材料、碳复合材料和高级金属合金。
另外,封装界面对热阻影响也很大,改善LED封装的关键在于减少界面和界面接触热阻,增强散热。因此,芯片和散热基板间的热界面材料选择十分重要。采用低温或共晶焊料、焊膏或者内掺纳米颗粒的导电胶作为热界面材料,可大大降低界面热阻。