2016-11-16
散熱是大功率LED需要解決的大問題。散熱不好，芯片溫度過高，就會(huì)加速器件和熒光 粉的老化，使LED產(chǎn)生光衰、顏色漂移、縮短壽命等，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)龤酒?。溫度升高后?藍(lán)光LED的波長(zhǎng)變長(zhǎng)，使白光LED的色溫變化。如果藍(lán)光波長(zhǎng)偏離太多，就會(huì)降低熒光粉 的轉(zhuǎn)換效率和出光率，同時(shí)還會(huì)改變LED輻射的光波波長(zhǎng)，最終造成LED的色溫、色度發(fā) 生變化，影響發(fā)光的質(zhì)量。反之，如果散熱效果好，則可以提高白光LED的效率，增大功率 輸出，提高LED的光學(xué)性能和可靠性等。
工程上，為了表征系統(tǒng)的散熱性能的好壞，引入?yún)?shù)“熱阻”，它的定義是：在熱平衡的 條件下兩規(guī)定點(diǎn)（或區(qū)域)之間的溫度差與產(chǎn)生溫度差的熱耗散功率之比。熱阻的單位為K/W 或^~，熱阻值越小，表明系統(tǒng)的散熱效果越好。
解決白光LED散熱問題的主要措施是采用新型的封裝結(jié)構(gòu)和封裝材料、粘結(jié)材料等。在 封裝結(jié)構(gòu)上，可以采用前面提到的倒裝芯片結(jié)構(gòu)（見圖芯片安裝在硅基體上，由于 硅的良好導(dǎo)熱性（比GaAs襯底的導(dǎo)熱率高3倍)，熱量很容易散發(fā)出來(lái)，其熱阻可降低至 10°C/W (傳統(tǒng)炮彈型LED的熱阻高達(dá)300°C/W)。一般倒裝芯片可以用表面貼裝方式安裝到 金屬電路板上，再加上外部的鋁熱襯，能夠使器件的散熱效果進(jìn)一步增強(qiáng)。此外，把封裝外 殼改為扁平式、縮短LED結(jié)點(diǎn)與插腳之間的距離、加大引線的直徑和k寸和用更好的導(dǎo)熱材 料制作引腳等措施，也有利于器件的散熱。
在外殼封裝材料上，可以采用散熱性能較好的陶瓷封裝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的熱傳導(dǎo)性能差的樹脂 封裝，這樣做既可以提高散熱性能，又可以減少封裝面積和厚度，僅為原來(lái)厚度的1/5。
LED芯片襯底與管座的粘結(jié)對(duì)它的散熱性能影響很大，應(yīng)當(dāng)選用導(dǎo)熱性能好的粘結(jié)材料， 并在批量生產(chǎn)中盡量減少粘結(jié)厚度。目前使用的粘結(jié)材料有導(dǎo)熱膠、導(dǎo)電型銀漿和錫漿。導(dǎo)熱 膠的硬化溫度一般低于150°C,甚至可以在室溫下固化，但其導(dǎo)熱性較差；導(dǎo)電性銀漿的硬化 溫度一般低于200°C，既有良好的導(dǎo)熱性，又有較高的粘結(jié)強(qiáng)度；錫漿是3種材料中最好的， 一般用于金屬之間的焊接，導(dǎo)電性也十分優(yōu)越。粘結(jié)厚度的大小對(duì)芯片散熱的影響很大，減小 粘結(jié)膠的厚度，如由lOOpm減小為2(^m,其熱阻會(huì)大大降低，僅為原來(lái)的1/5?1/6。
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