将氮化铝陶瓷片局部嵌入FR4材料中获得嵌埋陶瓷散热基板,结合LED相关测试手段对比研究了其与普通MCPCB对白光LED光学特性的影响。将嵌埋陶瓷散热基板应用于功率为30 W的远近一体车灯光源, 并对LED车灯光源进行了光衰测试以及可靠性验证。结果表明, 嵌埋陶瓷散热基板较之普通MCPCB有着更好的散热性能, FR4/AlN界面呈现出良好的结合强度, 可以大幅减小LED的结温, 有效改善LED的光学性能, 极大地提升LED汽车灯光源的性能稳定性。

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1000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℃、1000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。

首先, 将AlN陶瓷表面金属化后分别切割成10mm×10mm×1.0mm、12mm×12mm×1.0mm及15mm×15mm×1.0mm的方块, 嵌入环氧树脂中制备成FR4/AlN复合材料; 然后, 利用SMT工艺将同款LED灯珠与上述内置三种不同尺寸AlN的复合基板材料组装成LED模组; 最后, 利用结温测试仪与半导体制冷温控台对三种LED模组分别进行了结温测试。同时, 结合热仿真手段对复合材料水平面的温度分布情况进行了模拟研究。结果表明: 上述三种尺寸陶瓷片对应LED的结温分别为96.95、92.94与91.81℃。热仿真结果显示, 陶瓷片尺寸通过界面热阻对扩散热阻产生影响, 增大陶瓷片尺寸有助于降低扩散热阻, 进而改善FR4/AlN复合材料的整体散热性能。