热电分离式铜基板在LED散热领域的应用

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　　摘 要：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。
　　关键词：热电分离式铜基板;运用优势;LED散热;实践
　　 为确保铜基板在散热领域的有效运用，先要明确运用热电分离式铜基板的意义，在了解其运用优势之后，再采取相应措施，加强铜基板在行业领域的使用。掌握热电分离铜基板的制作方法，根据其运行特点，及时考虑如何制作的问题，以此为基础，增强对热电分离式铜基板功能的认识。注重铜基板在行业内的运用，在制作热电分离铜基板的环节，快速掌握了技术要点，有助于提升热电分离式铜基板在LED散热领域的广泛运用。
　　1 铜基板在散热中的运用优势
　　优势：铜基板运用于散热领域，主要是因为热电分离式铜基板具有以下优势：密度高、散热能力强、电路部分与灯珠接触部分实现零热阻，可有效延长灯珠使用的年限。功率大、铜基材的热承载能力强，可根据实际工作要求对喷锡、沉金、镀银等进行有效处理，以此确保表面处理的有效性。[1]
　　2 以实验法探讨热电分离式铜基板的运用
　　2.1 实验器材
　　选用铸造铜合金板材，干膜、显影液、锡膏等材料，同时还准备了防腐蚀性药水和专门的实验器材，如扫描仪、冷热冲击试验箱、测试仪、冷温可调节装置、防辐射系统等，各项材料和器材准备到位就可展开实验探究了。
　　2.2 制作过程
　　第一步：利用光绘模板，按照图纸要求及参数设定，进行有效的文件处理，依次对文件进行相应的拼版、底片制作、冲洗、显影、清洗、风干等操作，风干之后，认真检查底片是否存在毁坏的情况，加强底片保护。将质量过关的底片进行有效的拷贝处理，再检查拷贝过的重氮片。第二步：制作铜基板，比如根据剪板尺寸来选择合适的铜铝复合基板，使用专用切片机将其切成铜箔片和胶片。利用过塑机进行预压处理并使其成为钉孔，利用打包机进行外围防护，认真进行毛刺处理，保障毛刺处理的实效性。第三步：背胶部位开槽，对复合基板的表面依次进行磨刷处理。酸洗之后可进行印刷和烘烤，将重氮片与复合基板的图形对准，依据设定参数调整表面金属的厚度，保留金属凸起部分。[2]对开槽后的背胶进行清洁性检查，保证开槽的深度合适，用于导热焊盘中。第四步：压合制作，将背面胶开槽部分置于導热焊盘上，进行有效的冷压、磨边等处理。第五步：对组合版进行显影处理，处理之后将其表面的浑浊部分去掉，然后检查线路的正确性，便于对导热焊盘进行自动打孔。第六步：功能测试，采用数控机进行钻孔，同时进行有效的毛刺处理，最终将组合板牢牢固定于数控铣床上，再经过高压、烘干等处理后得到了成品导热性铜基板。
　　2.3 测试
　　耐压性测试：冷压操作中，要保证环境温度为180℃，压力为62kg·cm-2，预压最佳时间为60分钟，为保证铜基板制作的质量，需要及时展开测试。比如积极研究界面形貌，在工作压力稳定的情况下，湿度控制为65%到80%，压强控制为100kPa，采取冷热冲洗方式展开热电分离式铜基板测试，主要是检测其热冲击力。某人员在低温为-55℃、高温120℃情况下，停留时间为18分钟，变温时间为2分钟，进行500次的热冲击试验，从而更大程度提高其冷热耐压性能。
　　热阻测试：在热阻测试中，将普通铜基板与热电分离式铜基板进行对比，在此环节发现：热电分离式铜基板与普通铜基板绝缘层的厚度分别是：1.1mm、1.5mm，热阻测试中，为避免试验效果影响正常使用，需要将焊接时的空洞率控制在15%，有效调整其环境温度与湿度，运用温控系统来提升测试结果的准确性，比如运用温度测试仪检测出整个系统的温度，根据LED模组系统整体的散热性能来判断被测试样品的耐热性及热阻性能。[3]
　　2.4 实验结果
　　微型观察：采用微型观察法，了解到及时铜基板的结构设计情况，在经过预压之后，铜基板的金属导热部位与线路层接触良好，由此确定，金属导热柱是热源最佳的安放点。腐蚀性观察中发现，金属导热部分呈阶梯形，两侧是弧形，同时局部被干膜覆盖，蚀刻液沿着水平方向缓慢向金属导热部分蚀刻，最终达到热柱指定高度。
　　散热功效：铜基板的使用效果主要取决于其散热功能，测试散热功能环节，通过观察温度、时间等的变化，及时了解温度恒定的实际状况，从而了解到时间变化引起灯珠的变化情况。散热功效分析的环节，实验人员及时明确模组功率、辐射功率、正向工作电压、工作电流等对热电分离式铜基板散热效果的影响。反复实践中发现，由于LED型号、模组的不同，引起热电效果的不同，使用普通铜基板时，LED芯片的结温为72.41℃，然而使用热电分离式铜基板环节，检测得知：LED芯片结温为4872℃，利用普通铜基板时，模组热阻是4.24℃/W，然而使用热电分离式铜基板之后，检测得知模组整体热阻为2.13℃/W，由于材料性能不同，使得基板底部模组温度计热阻的不同。根据热阻、铜基板导热等理论，热量扩散的环节，铜基板底部作为主要载体，金属层与绝缘层表面还存在一定热阻，因界面杂质缺陷较大导致部分热量发散，声子在绝缘层之间不断扩撒，改变了热流方向，导热功率越大，热电分离铜基板的出光效率越高，性能更为稳定。
　　3 结语
　　为增强对LED散热知识的了解，还需要积极了解热电分离式铜基板的运用过程，制备相应的热电分离式铜基板。主要讲解对热电分离式铜基板的制备流程、性能测试、散热功效。根据整体散热性能来判断被测试样品的耐热性，观察温度、时间等的变化，将普通铜基板与热电分离式铜基板进行对比，从而更清晰的认识到：热电分离铜基板与普通铜基板相比，在模组热阻和芯片温度方面的运用优势。
　　参考文献：
　　[1]秦典成.热电分离式铜基板的制备及其在LED散热领域的应用[J].半导体光电，2018，v.39，198（04）：93-97.
　　[2]郎君.一种热电分离CSP封装结构及LED器件，CN205141026U[P].2016.
　　[3]简玉苍.分立式热电分离铝基电路板的制作方法，CN104159404A[P].2014.
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