大功率led封装用铝基pcb导热基板研究

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1、大功率LED封装用铝基PCB导热基板研究本文由jinbu1贡献doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。前言随着LED在道路照明、家用照明、汽车大灯照明等领域的广泛使用，大功率LED的散热成为越来越重要的问题，封装基板是LED散热中最重要的部分之一。理化特性稳定、绝缘及散热良好的散热基板将会大大改善LED的散热问题，提高大功率LED的稳定性和寿命。微弧氧化[1](MAO?MicroarcOxidation)又称微等离子体氧化(MPO?MicroPlasmaOxidation)或阳极火花沉积(ASD?AnodicSparkDeposition)

2、，该技术在导电溶液中利用微等离子体放电，能直接在铝、钛、镁轻金属表面通过复杂的电化学、等离子体化学和热化学过程原位生长氧化物陶瓷膜层。微弧氧化技术是在阳极氧化基础上发展起来的，但与传统的阳极氧化法相比，微弧氧化技术工艺简单、效率高、无污染、处理工件能力强。利用微弧氧化技术生成的氧化陶瓷膜具有很好的物理化学性能，如结合力强、硬度高，耐磨性、耐蚀性、抗热震性高，膜层电绝缘性好，击穿电压高等，具有很大的实用价值，是一项很有前途的材料表面处理新技术，具有广阔的应用前景。在LED领域，采用此技术制作散热基板却鲜有报道。国外公司[2]有美国UOE公司制作的Norlux系列功率LED封装基板，美国

3、TT公司(TT前言随着LED在道路照明、家用照明、汽车大灯照明等领域的广泛使用，大功率LED的散热成为越来越重要的问题，封装基板是LED散热中最重要的部分之一。理化特性稳定、绝缘及散热良好的散热基板将会大大改善LED的散热问题，提高大功率LED的稳定性和寿命。微弧氧化[1](MAO?MicroarcOxidation)又称微等离子体氧化(MPO?MicroPlasmaOxidation)或阳极火花沉积(ASD?AnodicSparkDeposition)，该技术在导电溶液中利用微等离子体放电，能直接在铝、钛、镁轻金属表面通过复杂的电化学、等离子体化学和热化学过程原位生长氧化物陶瓷膜层

4、。微弧氧化技术是在阳极氧化基础上发展起来的，但与传统的阳极氧化法相比，微弧氧化技术工艺简单、效率高、无污染、处理工件能力强。利用微弧氧化技术生成的氧化陶瓷膜具有很好的物理化学性能，如结合力强、硬度高，耐磨性、耐蚀性、抗热震性高，膜层电绝缘性好，击穿电压高等，具有很大的实用价值，是一项很有前途的材料表面处理新技术，具有广阔的应用前景。在LED领域，采用此技术制作散热基板却鲜有报道。国外公司[2]有美国UOE公司制作的Norlux系列功率LED封装基板，美国TT公司(TTelectronics)的Anotherm导热基板，Lamina公司采用金属上低温共烧陶瓷(LTCC-M)技术制作的多

5、层互连的三维电路基板等，这些基板均存在制作成本较高等问题。国内外公司制作的铝基覆铜PCB基板，此基板由铝板、掺陶瓷颗粒改性环氧树脂或环氧玻璃布粘结片、铜箔三者经热压而成，优点是结构简单、易于后期加工、机械强度高、耗能较低。但是设备工艺复杂、散热性能一般，特别是高低温下介质层热导率不稳定、抗剥离强度下降，此外，随着掺杂量的增加，在获得较高导热特性的同时，其耐压、剥离等性能会大幅下降。本文采用微弧氧化技术制作大功率LED铝基陶瓷散热基板。在铝的表面生长一层20～40um厚的氧化铝薄膜，通过溅射或丝网印刷工艺制作电路层。该板能够抵抗500V以上的静电击穿电压，可以简化LED的封装结构和工艺

6、，成本较低，散热效率较高，稳定性好。散热基板的制作实验材料及设备本实验采用60×60×1mm3的铝合金做为铝基底。Na2SiO3和KOH混合电解液作为溶液。采用双脉冲微弧氧化电源设备、电解槽、电解液冷却循环系统及气体搅拌装置等。其中电源设备的正负向脉冲电压、个数及脉宽均可调。实验方法将铝合金进行表面清洁处理，然后将其中一面密封，此面不进行氧化膜的生长。基底前期准备完毕后，即开始进行氧化铝陶瓷膜的生长。膜层的生长的主要工艺流程如下图1所示：图1微弧氧化工艺流程作为大功率LED封装用导热基板，膜层在保证绝缘击穿电压的前提下，生长的氧化铝陶瓷膜的厚度越薄越好，这样有利于减少陶瓷膜层的热阻，

7、提高导热基板的散热效率。实验结果及分析膜层的表面形貌微弧氧化膜一般有三层组成，由内向外可以分为过渡层、致密层和疏松层。致密层与基体金属间存在着一个过渡带。在过渡带中，基体金属与氧化膜已烧结成为一个整体。同时，致密层又与过渡带犬牙交错，紧密结合，更使得整个氧化膜与基体结合牢固，致密层的晶粒较细小，硬度和绝缘电阻均很大。疏松层晶粒较粗大，并且在疏松层内存在许多小孔洞，孔洞周围又有许多裂缝向内扩展，直到致密层。图2铝基陶瓷PCB板表面形貌用肉眼观察试验中生长的铝