LED關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)研究

劉 蕊 中國電子科技集團(tuán)公司第五十三研究所 天津 300000

LED關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)研究

劉 蕊 中國電子科技集團(tuán)公司第五十三研究所 天津 300000

LED技術(shù)應(yīng)用中的散熱環(huán)節(jié)是關(guān)鍵部分，由于其發(fā)光過程中會產(chǎn)生大量的熱，熱量不容易導(dǎo)出，進(jìn)一步影響整個(gè)LED發(fā)光的使用期限和性能。因此本文對于LED散熱應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行研究，做了深入的分析，供專業(yè)人士參考。

LED；散熱；應(yīng)用技術(shù)；研究

LED 技術(shù)作為綠色照明工藝中的重點(diǎn)，因?yàn)槠鋺?yīng)用靈活、節(jié)能環(huán)保、耐用、堅(jiān)固等特點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用推廣?；谄矫鏌峁芗夹g(shù)和傳統(tǒng)的聚合物絕緣鋁基散熱技術(shù)的前提下，進(jìn)行不斷的深入和完善，同時(shí)對于磁控濺射技術(shù)進(jìn)行引入，構(gòu)建了一種大功率的LED散熱問題解決方案，體現(xiàn)了更加優(yōu)良的散熱性能。

1　陽極氧化絕緣鋁基板

想要控制LDE的散熱問題應(yīng)該從兩個(gè)方面進(jìn)行研究，首先在制造的方面考慮，不斷的完善具體的制造流程工藝，讓其發(fā)光效率能夠提升，由于降低產(chǎn)熱量，該種途徑是比較理想化的解決方法，核心在于單芯片設(shè)計(jì)以及外延片的研究層次，目前很多研究學(xué)者在不斷的探索努力。在應(yīng)用方面分析考慮，基于現(xiàn)有的LDE性能基礎(chǔ)上，應(yīng)用提供好的散熱性能LED封裝方法，提高發(fā)光系統(tǒng)整個(gè)的散熱效果，該方式已經(jīng)取得了一定的成效，詳細(xì)分析可以劃分為三個(gè)方面。

1.1硅基倒裝封裝

硅基正裝封裝結(jié)構(gòu)需要在芯片的上方涂抹一層環(huán)氧樹脂，底部用藍(lán)寶石襯托，該種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是受到環(huán)氧樹脂的影響，整個(gè)散熱能力水平有限，藍(lán)寶石襯底不是良好的熱導(dǎo)體，造成節(jié)點(diǎn)下面的散熱水平有限，不得已所有的熱量需要以來芯片下面的引腳解決。硅基倒裝封裝將凸點(diǎn)倒裝連接到相應(yīng)的硅基上，如此結(jié)熱點(diǎn)的熱量就能夠傳遞到陶瓷或是硅的襯底上，這種材料的導(dǎo)熱能力比較高，所以大幅度提高了散熱水平。該種手段的缺點(diǎn)是在硅片厚度達(dá)到一定程度后無法進(jìn)行提升。

1.2微泵浦結(jié)構(gòu)

通過安裝具體的微泵浦單元來控制散熱，整個(gè)的封閉系統(tǒng)中通過微泵浦結(jié)構(gòu)將水導(dǎo)入到底板的小槽吸收熱量，最后循環(huán)回具體的容器中，使用風(fēng)扇吸熱。可是由于應(yīng)用的結(jié)構(gòu)過分復(fù)雜，所以實(shí)際中應(yīng)用不是非常廣泛。

1.3金屬線路板結(jié)構(gòu)

使用鋁或者是其他導(dǎo)熱性能比較高的金屬制作出LED專用的線路板，通過這種方法提高整體的散熱性能，該種手段應(yīng)用比較廣泛，發(fā)展前景也比較好.如今聚合物絕緣金屬基板技術(shù)應(yīng)用效果比較好，但是其缺點(diǎn)也是不容忽視的，芯片和外界環(huán)境間的結(jié)構(gòu)層比較多，如此就意味著熱阻過大；聚合物鋁基板絕緣層的厚度大于等于七十五微米，實(shí)際應(yīng)用中熱阻過大，日后的研究工作應(yīng)該尋找更好的導(dǎo)熱材料代替鋁基板，其最大的問題是高溫條件下金屬基底以及絕緣層之間就會發(fā)生分離問題，此外需要對于金屬基底表面展開特殊處理，工藝復(fù)雜性提高.

2　磁控濺射技術(shù)

2.1基本濺射過程

濺射將塑料、陶瓷、金屬等材料沉積到一個(gè)表面，最終形成薄膜真空的過程。基本的濺射流程是惰性氣體原子在電子的撞擊下成為了離子，形成的離子由于電場的作用轟擊即將發(fā)生沉積的作用目標(biāo)。然后目標(biāo)原子逃逸出材料表層，由于電場的作用形成了原子層薄膜。

2.2磁控濺射

和基本濺射對比來看，最大的區(qū)別是磁控濺射在目標(biāo)區(qū)域中有一個(gè)更加強(qiáng)大的磁場，電子在作用下沿著目標(biāo)區(qū)域運(yùn)行，不會脫離基底。磁控濺射優(yōu)勢為不會對于形成薄膜造成影響，電子運(yùn)動距離增加，提高了電離的激發(fā)概率，提升了工作效率，形成薄膜含有的雜質(zhì)比較少，對于膜的質(zhì)量具有保證。

3　陽極氧化絕緣鋁基線路板

3.1鋁基層

線路板的基礎(chǔ)部分就是鋁基層，選擇過程中應(yīng)該考慮到鋁材料的加工性能以及機(jī)械強(qiáng)度，考慮絕緣處理過程，材料是否適合進(jìn)行氧化處理。

3.2陽極氧化絕緣層

鋁基板的表面通過特殊的陽極處理構(gòu)成微孔結(jié)構(gòu)，由于加工工藝的差別，絕緣強(qiáng)度控制在250V到3000V，使用掩膜技術(shù)、光刻將線路圖刻畫在該層上，將LDE 芯片也安裝在該層上，構(gòu)成統(tǒng)一的整體結(jié)構(gòu)能提升散熱效果。

3.3金屬化層

金屬化層具體有焊接膜、導(dǎo)電膜、基底膜形成，金屬化層首先要滿足導(dǎo)電功能要求，還要讓陽極氧化絕緣層和金屬化層之間有足夠的結(jié)合動力。其中導(dǎo)電膜的作用是承載電流的密度，如果由于膨脹系數(shù)問題焊接膜和基底膜之間出現(xiàn)變形，導(dǎo)電膜可以進(jìn)行緩沖，保證整體的穩(wěn)定性。

4　鋁基均溫板

隨著LED技術(shù)的不斷發(fā)展和完善， LED芯片的空間逐漸被壓縮，這是未來的一種趨勢，但是其散熱問題越來越嚴(yán)重，一定體積內(nèi)產(chǎn)生的熱量快速升高。針對這種現(xiàn)象，傳統(tǒng)的單一解決方法已經(jīng)不能達(dá)到應(yīng)用效果，所以將局部小區(qū)域的熱量導(dǎo)出來，才能發(fā)揮作用。

4.1熱管應(yīng)用

熱管應(yīng)用了熱傳導(dǎo)原理和致冷介質(zhì)的快速熱傳遞特點(diǎn)，利用全部封閉的真空管管內(nèi)熱媒的蒸發(fā)和冷凝控制熱量。熱管作用時(shí)候液體的工質(zhì)吸收傳遞的熱量，溫度升高不斷汽化，壓力也逐漸升高，隨著換入冷凝段，放出吸收的熱量之后轉(zhuǎn)為液態(tài)，利用毛細(xì)力作用返回吸熱段，這樣的重復(fù)循環(huán)完成了熱量的轉(zhuǎn)移。

新型的鋁基均溫板主要是由絕緣線路板、吸液芯、蒸汽空間、熱媒蒸汽、熱媒液、管殼、導(dǎo)熱層構(gòu)成，其明顯優(yōu)點(diǎn)就是輕、薄、小、短，熱媒液在內(nèi)腔中的流動更快速，可以將真空腔體內(nèi)的熱媒蒸發(fā)快速準(zhǔn)確均勻的轉(zhuǎn)移到低溫初進(jìn)行處理，通過毛細(xì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移會熱源處，利用超聲波的速度進(jìn)行重復(fù)，將大量的熱量在較短的時(shí)間內(nèi)解決，提升了效率，保證好的散熱效果。

4.2鋁基均溫板的中腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

熱管的兩大優(yōu)勢是溫差小的條件下能夠傳遞大量的熱量并且熱導(dǎo)率非常高，將傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)工藝轉(zhuǎn)化為平面熱管，能夠解決不同LED芯片的結(jié)溫不一樣問題和高溫沖擊局部芯片兩個(gè)關(guān)鍵問題，新型的LED均溫板橫向被切開，內(nèi)部含有柱狀的吸液芯，大幅度提升同層面板的均溫性。

4.3鋁基均溫板材料

在普通照明應(yīng)用中的大功率的LED芯片通常狀況下會配置非常多的芯片構(gòu)成一定的有序陣列，如果芯片的溫度高于130度之后，整個(gè)發(fā)光的性能變得不穩(wěn)定，最終會失去發(fā)光效果，為了提高這種陣列的穩(wěn)定性，規(guī)定結(jié)溫工作保證在100度以下。

總而言之，針對LED 的散熱問題，對于現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)行合理分析，結(jié)合國際的技術(shù)水平，對于具體的工藝流程進(jìn)行改善和調(diào)整，深入的分析應(yīng)用中的各種的問題，保證安全、適用、經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)上積極的進(jìn)行研究和開發(fā)，提升LED產(chǎn)品綜合競爭力。

［1］謝勇.電氣照明技術(shù)在我國的應(yīng)用和發(fā)展［M］.潤滑與密封.2014

［2］王明.LED關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)研究［M］.內(nèi)蒙古師范大學(xué).2014