LED行業(yè)封裝熱點(diǎn)之COB散熱技術(shù)

文章來(lái)源:恒光電器

發(fā)布時(shí)間:2013-10-14

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所謂cob封裝(ChiponBoard),，是指LED芯片直接在基板上進(jìn)行綁定封裝。也就是指將N顆led芯片綁定在金屬基板或陶瓷基板上,，成為一個(gè)新的led光源模組,。通常是按電源設(shè)計(jì)要求，用多顆小芯片配置在一起,，組成一個(gè)大功率的光源模組,，再配合二次透鏡和散熱外殼的設(shè)計(jì)，來(lái)開(kāi)發(fā)電源效率高,、散熱性能好,、造價(jià)成本低的照明設(shè)備。

　 　眾所周知,，由于芯片結(jié)溫的高低直接影響到LED出光效率,、色度漂移和器件壽命等參數(shù),，如何提高封裝器件散熱能力,、降低芯片溫度成為COB結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中亟需 解決的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。針對(duì)大功率COBLED的封裝散熱難題,，通常通過(guò)多顆LED芯片合理的排列,，選擇合適的基板可以得到有效的解決。本文主要是針對(duì)元暉 光電開(kāi)發(fā)的電源相對(duì)應(yīng)的COB模組進(jìn)行熱分析,。探討了LED芯片排列,，恒光，陶瓷基板(Al2O3基板,，AlN基板)及金屬基板(鋁基板,，恒光，銅基板)對(duì)芯片溫度的 影響,。

　　元暉光電所開(kāi)發(fā)的動(dòng)態(tài)控制開(kāi)關(guān)重新組合LED串接方式的電源,，把88顆芯片分為3串(LED1，LED2,，LED3),，如圖1。

　 　其中LED1中有59顆,，功耗為76.4%,；LED2中有15顆，恒光,，功耗為14.8%,；LED3中有14顆,，功耗為8.7%.假設(shè)88顆芯片的總功耗為 7.4W，那么可以計(jì)算出這3串芯片的每顆芯片的功耗如表1所示,�,？梢钥吹剑�恒光電器,照亮您的生活,，在LED1中,，每顆芯片的功耗為：0.0958W；在LED2中每顆芯片的功 耗為：0.0732W,；在LED3中每顆芯片的功耗為：0.0462W.顯然,，這三串的芯片的單顆功耗不是均等的，LED1中的芯片單顆功耗是LED3中 的兩倍,。這樣可能會(huì)引起芯片的結(jié)溫不同,，從而導(dǎo)致壽命不同。下面我們通過(guò)模擬來(lái)分析如何減小這種由于芯片單顆功耗分配不均所引起的溫度差異,。

　 　從圖1可以看出,，88顆芯片要用一條線串起來(lái)，同時(shí)還要有4根線連到芯片排列組合的外圍,，用來(lái)配合電源連接,。這里假設(shè)陶瓷基板構(gòu)成(結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖2)：陶 瓷基材的尺寸為10mmx10mmx0.5mm(其中，中心5mmx5mm為芯片所占區(qū)域,，周邊2.5mm寬度的區(qū)域是為安置4個(gè)焊盤(pán)所需),。上面有一層 銅(厚度為30um)；金屬基板的構(gòu)成(結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖3)：基材尺寸為10mmx10mmx1mm,，絕緣層厚度為75um,，銅層厚度為35um，所用的芯片 為CREE的DA3547,。

我們先按常規(guī)方法排列芯片,，恒光，如圖4所示,，LED1 中的59顆高功耗芯片用紅色表示,，LED照明企業(yè)，LED2中的15顆芯片用綠色表示,，LED球泡燈,，LED3中的14顆低功耗的芯片用藍(lán)色表示。然后把這個(gè)COB基板固定在一塊鋁板 (厚度1.2mm,，直徑50mm),，這個(gè)鋁板主要用于代替球泡燈的散熱外殼(圖5.)，我們假設(shè)鋁板的邊緣溫度63.8攝氏度(相當(dāng)于球泡燈的外殼溫 度),，同時(shí)假設(shè)鋁板對(duì)應(yīng)芯片所在的表面及芯片的外表面對(duì)外的熱交換系數(shù)為5W/C.m2,，環(huán)境溫度為25oC,，其他表面絕熱。芯片的熱功耗參數(shù)參見(jiàn)表1. 那么我們先使用SolidWorksSimulation進(jìn)行模擬,，計(jì)算一下在Al2O3基板上,，質(zhì)量，這種常規(guī)排列的芯片的溫度分布如何,？從圖6可以看到,，照明產(chǎn)品，芯 片的最高溫度為88.5oC(在LED1串中),，最低溫度為75oC(在LED3串中),，這樣在這組COB基板上的不同芯片之間就存在13.5oC的溫 差，這將導(dǎo)致他們的壽命不同,。