热电分离式铜基板的制备及其在LED散热领域的应用

借鉴热电分离式设计理念,利用图形转移和蚀刻技术将铜合金板材加工成带有导热柱的底座,然后通过压合工艺将金属底座与FR4复合制备成热电分离式金属基板。利用冷热冲击试验箱对基板进行了热冲击试验,并借助SEM对历经1 000个高低温突变冷热循环后的铜基材与FR4界面形貌进行了观察与研究。利用结温测试仪、功率计、积分球系统、半导体制冷温控台等仪器和设备,通过结温及热阻测试对比研究了普通铜基板与热电分离式铜基板在铜基、绝缘层及线路层厚度相同的情况下,对大功率LED模组散热效果的影响。结果表明,基板在经低温-55℃、高温125℃、1 000次冷热循环后,铜基材与FR4界面处既无裂纹萌生,也无气泡产生,FR4与铜基材结合完好。对于驱动功率为13W的LED灯珠,在模组辐射功率与热功率大致相同的情况下,热电分离式铜基板与普通铜基板所对应的芯片结温分别为49.72和73.14℃,所对应模组的热阻则分别为2.21和4.37℃/W,这意味着热电分离式铜基板较之普通铜基板在大功率LED散热管理方面更具优势。

基于热电分离式理念的LED车灯光源的开发

基于热电分离式理念开发出一种功率为25 W且散热性能极佳的汽车灯照明用LED车灯光源,同时利用积分球系统和结温测试仪对其光热特性进行了表征,并利用快速温度变化实验箱通过冷热循环试验对其可靠性进行了验证,最后与目前应用较为广泛的卤素灯进行了对比研究。结果表明,当环境温度为30℃时,LED车灯光源的结温为118. 59℃;与卤素灯相比,LED在能耗仅为卤素灯46. 84%的前提下,其光通量、光功率、光效分别是卤素灯的2. 6倍、1. 34倍、5. 56倍;当环境温度为65℃,LED车灯光源工作6 000 h之后,光通量几乎无衰减;当循环初始温度为20℃时,光源经-40～85℃冷热循环100 cycle后仍然保持正常工作状态,完全满足实际工程应用要求。

两种热电分离式基板导热性能的对比研究

基于热电分离式设计理念,开发出FR4/Cu与FR4/AlN两种高导热散热基板,并利用SMT工艺将13 W的Osram S2W型LED灯珠分别与上述两种散热基板焊接后组装成LED模组;利用半导体制冷温控台恒定散热基板底部温度后,使用结温测试仪对LED的结温进行了测试。同时借助直流电源和积分球分别对LED的总功率和光功率进行了测量后得到了模组的热功率值。最后根据LED结温测试结果与热功率值计算得出了模组的热阻值,并在此基础上对两种基板的散热性能进行了对比研究。结果表明,FR4/AlN基板的散热性能较之FR4/Cu基板稍逊。当使用FR4/Cu基板散热时,LED的结温和热阻分别是49.72℃、2.21℃/W。当使用FR4/AlN基板散热时,LED的结温和热阻分别是51.32℃、2.32℃/W。

两种热电分离式MCPCB导热性能的对比研究

利用SMT工艺将两种功率不同的LED分别与设计完全相同的热电分离式铜基板及铝基板组装成模组,然后借助结温测试系统及积分球系统对两种金属基板的散热性能进行了对比研究。结果表明,热电分离式铜基板较之热电分离式铝基板仅具备微弱的散热优势,这种优势随着LED的功率增加有所扩大。当LED功率为9 W时,铜基板及铝基板所对应的LED模组热阻分别是3.16℃/W、3.26℃/W;当LED功率为15 W时,铜基板及铝基板所对应的LED模组热阻分别是2.33℃/W、2.46℃/W。

谈特种热电分离PCB铜基板制作

热电分离PCB主要是通电与导热分离,互不相关,在高导热方面具有独特的效果,应用领域主要在汽车上;其制作工艺复杂,难度非常大,要求的尺寸、形状独特,文章介绍了特种热电分离PCB的制作及控制要点。

浅谈热电分离凸铜板制作流程

凸铜板在生产过程中，需要重点管控铜板蚀刻深度、PP开窗尺寸设计及残胶、压合失压、铜箔起皱等问题。文章主要通过对热电分离凸铜板的生产流程进行研究，并总结出一种能适合此类型板批量生产的制作流程。热电分离是一种提高散热效率的技术之一，热指的是LED板上的导热焊盘。电指LED板上的电极，两者被绝缘材料隔离。导热焊盘功能就是导热。电极的作用就是导电，这种封装方式称为热电分离。由于导热焊盘可以直接与铜基接触．导热效率高，可延长LED灯的使用寿命。此类型PCB与普通的金属基板在制作流程上有很大的区别，文章通过对不同的流程及可行性进行验证．供交流参考。

折弯式热电分离铝基板项目技术研究

文章通过介绍折弯式热电分离铝基板的性能要求,论述铝基板的产品结构和工艺生产流程,并对铝基板的相关指标进行了论证。

热电分离式铜基板在LED散热领域的应用

常见的热电分离式铜基板是由铜箔、绝缘层、金属基板、热界面材料、散热器等部分构成,由于电路部分与热层分布于不同线路层,因此要想保证散热部分与热层部分的良好接触,需要严格控制铜基材。本文首先介绍铜基板运用的优势,然后重点介绍热电分离式铜基板的制备及实验过程。

基于可分离热电燃气轮机模型的电-气-热联合系统调度运行研究

在电-气-热综合能源系统(Intergrated Power、Gas and Heat Energy Systems,IPGHES)中,利用电力、热力和天然气的互补特性可以提高综合能源中可再生能源的消纳能力。电力系统、热力系统和天然气系统通过热电联产、电转气等设备互相耦合,文中采用可分离热电燃气轮机模型并计及了电转气技术,建立了考虑天然气管网损耗的电-气-热综合能源系统优化调度模型。算例以IEEE 30节点电力网络和比利时20节点天然气网络耦合成的系统为例进行分析,结果表明在所选模型下,系统可灵活协调热电联产机组热电出力,并通过电转气和储气实现对能量进行时间上的平移,优化各子系统调度出力,提高可再生能源的消纳能力,降低综合系统运行成本。

铜基板面积、焊锡和导电铜箔厚度对高功率密度LED极限光电性能的影响

高功率密度LED器件能实现传统光源和普通LED器件无法实现的诸多功能,将半导体照明技术链推向了一个崭新的高度。在实际应用中,单颗LED器件需要在数百瓦及近100 A电流下工作,铜基板面积、焊锡和导电铜箔厚度均会对该类型LED器件的极限光电性能这一关键指标产生显著影响。本文将单颗极限电功率为300 W和200 W的两种规格的LED蓝光和白光器件,分5μm、100μm和200μm三个焊锡厚度,分别贴片焊接在直径为20 mm、25 mm和32 mm三种不同面积的热电分离铜凸台基板上,测试了当散热器温度分别为25℃、50℃、75℃和100℃时蓝光LED器件光功率、白光LED光通量及其灯板导线焊点间的电压随电流的变化。同时,还研究了铜基板的导电铜箔厚度分别为70μm和140μm时,极限电功率为150 W的蓝光LED器件的I-L特性和I-V特性,并对其极限发光进行了研究。研究结果表明,焊锡厚度、铜基板面积和导电铜箔厚度均会对LED的极限发光强度和工作电压产生明显影响;减小焊锡厚度和增加铜基板面积能显著提高高功率LED器件的极限光强,P110和T90两种规格蓝光LED器件极限光功率的提升幅度高达16%和19%,白光器件极限光通量的提升幅度均高达15%左右;当铜箔厚度由70μm增加到140μm、散热器温度为25℃时,P70蓝光LED的极限光功率提升幅度为9.2%,50℃和75℃时极限光功率提升幅度为12.9%,100℃时极限光功率提升幅度为16.4%。

陶瓷复合FR4结构界面形貌与导热性能

基于热电分离式设计理念,将AlN陶瓷片金属化后作为微散热器嵌入FR4材料内形成了复合散热基板。采用电镜扫描、光学显微,通过冷热循环冲击试验对FR4与AlN两相界面处在高低温突变情况下的界面形貌进行了分析。利用ANSYS软件对基板进行了仿真热模拟,研究了AlN嵌入后FR4导热性能的变化规律。利用结温测试仪、功率计和半导体制冷温控台等仪器设备,通过结温测试对比研究了该复合散热结构与金属芯印刷电路板(MCPCB)对大功率LED封装散热效果的影响。结果表明,该复合散热基板在经低温-55℃,高温125℃,1 000个冷热循环后,FR4和AlN界面无剥离现象发生,在环境温度急剧变化的条件下结合力良好。同时,FR4在嵌入AlN之后,导热性能得到了明显改善,且与MCPCB相比,能更有效降低LED芯片结温。

共晶芯片数及芯片位置对陶瓷共晶封装LED发光性能的影响

在大小为5.80 mm×2.55 mm×0.50 mm的8芯陶瓷封装基板上分别共晶了8颗和4颗1.125 mm×1.125 mm(45 mil×45 mil)的倒装蓝光LED芯片,在4.15 mm×2.55 mm×0.50 mm的6芯基板上共晶了6颗和3颗同规格芯片。在部分样品芯片侧边涂围了高反射白墙胶,研究了涂覆白墙胶对器件光功率的影响。在部分涂围了白墙胶样品的芯片顶面涂覆荧光粉硅胶混合层制备了白光器件,研究了共晶芯片数及共晶位置对蓝光/白光器件光功率、光通量和色温的影响。结果表明,共晶芯片的数量(额定功率)与陶瓷基板面积的匹配程度、陶瓷基板热电分离金属层与芯片共晶位置的匹配度会显著影响陶瓷封装LED的发光性能。

金属基板结构对LED散热性能的影响

为满足天使眼汽车照明用LED灯的散热需求,设计了4种散热管理方案,同时利用结温测试仪与热电偶分别对上述4种方案的LED灯珠结温及金属基板(MCPCB)底部温度进行了测试,并对4种方案的散热效果展开了对比研究。结果表明,表面贴装技术(SMT)焊接方案较铆接方案具备一定的散热优势,而热电分离式金属基板的焊接方案较普通金属基板的焊接方案散热优势明显,能大幅度降低LED结温,有望赋予天使眼LED灯更加优异的综合性能;当环境温度分别为(25±1)及(90±3)℃时,4种方案的散热效果为:0.4mm厚热电分离式金属基板的焊接方案>0.3mm厚普通金属基板的焊接方案>1.0mm厚普通金属基板的铆接方案>0.3mm厚普通金属基板的铆接方案;当环境温度为(25±1)℃时,4种散热方案下的LED结温均在最高允许温度135℃以内。而当环境温度为(90±3)℃时,只有使用热电分离式金属基板焊接方案的天使眼的LED结温低于最高允许温度,为117.92℃,其它3种方案的天使眼LED结温均超过最高允许温度。

多晶一体化大功率LED照明光源关键技术研究与产品开发

大功率LED技术是目前替代光源的重要形式，本文针对传统LED中存在的技术散热差、易老化、光源不均匀等弱点进行了改进和创新，从而形成了一种新型的大功率LED照明用光源，获得了较好的效果。

一种大功率LED车灯光源的开发与研究

针对卤素灯使用寿命短、发光效率低等缺点,基于热电分离式理念设计出一种新型金属基板(MCPCB,Metal Core Printed Circuit Board),并将其与25W的LED灯珠组装成模组之后开发出一款大功率LED车灯光源。同时,利用红外线成像仪及积分球系统对相同功率的卤素车灯与LED车灯的发光表面温度以及光学特性进行了对比研究。结果表明,当环境温度为25±1℃时,卤素灯表面最高温度大于350℃,而LED车灯表面最高温度仅为127℃;当LED能耗为卤素灯的56.64%时,其对应的光学特性指标,如光通量、光功率及光效分别为后者的3.67倍、1.74倍、6.52倍,表现出强大的性能优势。

高功率LED彩光模组的散热PCB应用

基于热电分离式的理念设计并制造出一种金属散热凸台与金属底板一体化的高效导热金属基板。将该散热基板与普通“三明治”结构的单面铜基散热基板对比测试,在金属底板、绝缘层厚度、线路层厚度及布线相同的情况下,驱动同等功率的热电分离式结构LED模组结温更低,辐射通量或光通量更高。实验结果表明,具有热电分离式结构的散热基板较之普通结构的散热基板具有更好的散热能力。