LED关键应用技术研究

刘 蕊 中国电子科技集团公司第五十三研究所 天津 300000

LED关键应用技术研究

刘 蕊 中国电子科技集团公司第五十三研究所 天津 300000

LED技术应用中的散热环节是关键部分，由于其发光过程中会产生大量的热，热量不容易导出，进一步影响整个LED发光的使用期限和性能。因此本文对于LED散热应用技术进行研究，做了深入的分析，供专业人士参考。

LED；散热；应用技术；研究

LED 技术作为绿色照明工艺中的重点，因为其应用灵活、节能环保、耐用、坚固等特点得到了广泛的应用推广。基于平面热管技术和传统的聚合物绝缘铝基散热技术的前提下，进行不断的深入和完善，同时对于磁控溅射技术进行引入，构建了一种大功率的LED散热问题解决方案，体现了更加优良的散热性能。

1　阳极氧化绝缘铝基板

想要控制LDE的散热问题应该从两个方面进行研究，首先在制造的方面考虑，不断的完善具体的制造流程工艺，让其发光效率能够提升，由于降低产热量，该种途径是比较理想化的解决方法，核心在于单芯片设计以及外延片的研究层次，目前很多研究学者在不断的探索努力。在应用方面分析考虑，基于现有的LDE性能基础上，应用提供好的散热性能LED封装方法，提高发光系统整个的散热效果，该方式已经取得了一定的成效，详细分析可以划分为三个方面。

1.1硅基倒装封装

硅基正装封装结构需要在芯片的上方涂抹一层环氧树脂，底部用蓝宝石衬托，该种结构的缺点是受到环氧树脂的影响，整个散热能力水平有限，蓝宝石衬底不是良好的热导体，造成节点下面的散热水平有限，不得已所有的热量需要以来芯片下面的引脚解决。硅基倒装封装将凸点倒装连接到相应的硅基上，如此结热点的热量就能够传递到陶瓷或是硅的衬底上，这种材料的导热能力比较高，所以大幅度提高了散热水平。该种手段的缺点是在硅片厚度达到一定程度后无法进行提升。

1.2微泵浦结构

通过安装具体的微泵浦单元来控制散热，整个的封闭系统中通过微泵浦结构将水导入到底板的小槽吸收热量，最后循环回具体的容器中，使用风扇吸热。可是由于应用的结构过分复杂，所以实际中应用不是非常广泛。

1.3金属线路板结构

使用铝或者是其他导热性能比较高的金属制作出LED专用的线路板，通过这种方法提高整体的散热性能，该种手段应用比较广泛，发展前景也比较好.如今聚合物绝缘金属基板技术应用效果比较好，但是其缺点也是不容忽视的，芯片和外界环境间的结构层比较多，如此就意味着热阻过大；聚合物铝基板绝缘层的厚度大于等于七十五微米，实际应用中热阻过大，日后的研究工作应该寻找更好的导热材料代替铝基板，其最大的问题是高温条件下金属基底以及绝缘层之间就会发生分离问题，此外需要对于金属基底表面展开特殊处理，工艺复杂性提高.

2　磁控溅射技术

2.1基本溅射过程

溅射将塑料、陶瓷、金属等材料沉积到一个表面，最终形成薄膜真空的过程。基本的溅射流程是惰性气体原子在电子的撞击下成为了离子，形成的离子由于电场的作用轰击即将发生沉积的作用目标。然后目标原子逃逸出材料表层，由于电场的作用形成了原子层薄膜。

2.2磁控溅射

和基本溅射对比来看，最大的区别是磁控溅射在目标区域中有一个更加强大的磁场，电子在作用下沿着目标区域运行，不会脱离基底。磁控溅射优势为不会对于形成薄膜造成影响，电子运动距离增加，提高了电离的激发概率，提升了工作效率，形成薄膜含有的杂质比较少，对于膜的质量具有保证。

3　阳极氧化绝缘铝基线路板

3.1铝基层

线路板的基础部分就是铝基层，选择过程中应该考虑到铝材料的加工性能以及机械强度，考虑绝缘处理过程，材料是否适合进行氧化处理。

3.2阳极氧化绝缘层

铝基板的表面通过特殊的阳极处理构成微孔结构，由于加工工艺的差别，绝缘强度控制在250V到3000V，使用掩膜技术、光刻将线路图刻画在该层上，将LDE 芯片也安装在该层上，构成统一的整体结构能提升散热效果。

3.3金属化层

金属化层具体有焊接膜、导电膜、基底膜形成，金属化层首先要满足导电功能要求，还要让阳极氧化绝缘层和金属化层之间有足够的结合动力。其中导电膜的作用是承载电流的密度，如果由于膨胀系数问题焊接膜和基底膜之间出现变形，导电膜可以进行缓冲，保证整体的稳定性。

4　铝基均温板

随着LED技术的不断发展和完善， LED芯片的空间逐渐被压缩，这是未来的一种趋势，但是其散热问题越来越严重，一定体积内产生的热量快速升高。针对这种现象，传统的单一解决方法已经不能达到应用效果，所以将局部小区域的热量导出来，才能发挥作用。

4.1热管应用

热管应用了热传导原理和致冷介质的快速热传递特点，利用全部封闭的真空管管内热媒的蒸发和冷凝控制热量。热管作用时候液体的工质吸收传递的热量，温度升高不断汽化，压力也逐渐升高，随着换入冷凝段，放出吸收的热量之后转为液态，利用毛细力作用返回吸热段，这样的重复循环完成了热量的转移。

新型的铝基均温板主要是由绝缘线路板、吸液芯、蒸汽空间、热媒蒸汽、热媒液、管壳、导热层构成，其明显优点就是轻、薄、小、短，热媒液在内腔中的流动更快速，可以将真空腔体内的热媒蒸发快速准确均匀的转移到低温初进行处理，通过毛细结构转移会热源处，利用超声波的速度进行重复，将大量的热量在较短的时间内解决，提升了效率，保证好的散热效果。

4.2铝基均温板的中腔结构设计

热管的两大优势是温差小的条件下能够传递大量的热量并且热导率非常高，将传统的设计工艺转化为平面热管，能够解决不同LED芯片的结温不一样问题和高温冲击局部芯片两个关键问题，新型的LED均温板横向被切开，内部含有柱状的吸液芯，大幅度提升同层面板的均温性。

4.3铝基均温板材料

在普通照明应用中的大功率的LED芯片通常状况下会配置非常多的芯片构成一定的有序阵列，如果芯片的温度高于130度之后，整个发光的性能变得不稳定，最终会失去发光效果，为了提高这种阵列的稳定性，规定结温工作保证在100度以下。

总而言之，针对LED 的散热问题，对于现有的技术进行合理分析，结合国际的技术水平，对于具体的工艺流程进行改善和调整，深入的分析应用中的各种的问题，保证安全、适用、经济基础上积极的进行研究和开发，提升LED产品综合竞争力。

［1］谢勇.电气照明技术在我国的应用和发展［M］.润滑与密封.2014

［2］王明.LED关键应用技术研究［M］.内蒙古师范大学.2014