基于大功率LED散熱的陶瓷覆銅板研究.pdf

1、大功率LED是目前世界上大力發(fā)展的一項新的綠色照明技術(shù)，根據(jù)《2017全球藍寶石與LED芯片市場報告》指出，2016年全球LED芯片市場規(guī)模已經(jīng)超過了447億人民幣。然而，隨著LED的不斷大功率化，其散熱問題成為了困擾整個行業(yè)的重大問題，阻礙了LED照明技術(shù)的發(fā)展腳步。目前，解決其散熱問題的很大一個方面就是尋找合適的材料作為散熱基板。氧化鋁陶瓷是目前使用最廣泛的陶瓷基板材料，同時氮化鋁陶瓷有著超高的熱導(dǎo)率、低介電常數(shù)、優(yōu)秀的化學(xué)性能等優(yōu)

2、勢，有望在將來成為主流的基板材料。本課題的主要目標(biāo)是在現(xiàn)有的磁控濺射金屬化方式基礎(chǔ)上，提出新的工藝思路，為氧化鋁陶瓷尋找了一種新的金屬化工藝，同時對氮化鋁陶瓷的金屬化工藝技術(shù)進行了研究和探討。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴理論上分析了大功率LED的結(jié)構(gòu)特征與散熱通道，并對LED建立了散熱模型，同時使用大型有限元分析軟件ANSYS進行了熱學(xué)穩(wěn)態(tài)仿真。從理論上論證了氮化鋁陶瓷基板相對于氧化鋁陶瓷基板、環(huán)氧樹脂基板有著非常明顯的散熱優(yōu)勢，

3、同時氧化鋁陶瓷基板在中小功率的LED下也具有著一定的使用價值。⑵提出了一種制備氧化鋁陶瓷覆銅板的新工藝：先低氣壓高能量的濺射沉積底銅層，再高氣壓濺射沉積加厚銅層。XPS等分析測試表明，初始沉積的底銅層與陶瓷界面存在明顯的電子交換，形成了一層氧化銅的過渡層，正是這層過渡層匹配了金屬與陶瓷，極大地提高了銅層與陶瓷的結(jié)合強度，同時，高氣壓所沉積的銅層晶粒細小排列致密，電阻率低。測試結(jié)果顯示，該種工藝制備的氧化鋁陶瓷覆銅板，其熱阻為1.38℃/

4、W，拉脫強度為6.2MPa，均優(yōu)于購買的直接覆銅陶瓷板的1.88℃/W和2.4MPa。光刻線條清晰，能兼容常規(guī)光刻工藝。這一工藝為陶瓷覆銅板的制備提出了一種新的方法，具有很大的使用價值和產(chǎn)業(yè)化前景。⑶氮化鋁陶瓷具有導(dǎo)熱系數(shù)高、化學(xué)穩(wěn)定性好等特出的優(yōu)點，是未來高導(dǎo)熱陶瓷覆銅板理想的材料，但是其金屬化難題一直沒有解決，嚴(yán)重制約了它的應(yīng)用。本文系統(tǒng)地研究了氮化鋁陶瓷金屬化工藝，提出了一種采用激光活化表面再金屬化的新工藝并已經(jīng)成功了申請了相關(guān)專