LED照明在高功率、高光效发展趋势下,散热问题成为影响性能与寿命的核心瓶颈。热电分离PCB(Thermal-Electric Separation PCB)通过将电路与散热路径分离,有效降低结温(Tj),从而提升LED光效和可靠性。
一、LED散热的核心挑战
LED芯片在发光过程中会产生大量热量,如果热量不能及时传导至散热器,会导致:
结温升高,引起光衰加快;
器件波长漂移,影响光色一致性;
驱动电路受热应力影响,可靠性下降。
二、热电分离结构在LED中的设计特点
垂直热通道
高热源芯片正下方设置金属导热柱或铜块,热量直接传递至基板背面,减少横向扩散损耗。
独立电气路径
电路层与散热层隔离,避免散热通道对信号布线产生干扰,提高电气稳定性。
低热阻界面
绝缘介质层采用高导热环氧或陶瓷介质,导热系数可达2~4 W/m·K甚至更高。
三、常用基板与材料选型
铝基板:轻量、成本低,适用于家用及商业照明。
铜基板:导热性能优异,适合舞台灯、高功率路灯等。
陶瓷基板(氮化铝):兼具高绝缘与高导热性,用于车规级或精密光学照明。
四、加工工艺要点
热通孔钻削与金属化:保证导热通道直径与位置精度,金属镀层均匀无空洞。
层压与粘结:采用真空压合,消除气泡,降低热阻。
表面处理:沉金、无铅喷锡等需确保平整度,以便LED芯片与基板高效贴合。
热阻测试与老化试验:确保在额定功率下,芯片结温在安全范围内。
五、性能优势与行业趋势
更低结温:降低5~15℃的结温可显著延长LED寿命。
光效稳定:减少热漂移,保持光色一致性。
可靠性提升:减少热应力引起的焊点裂纹和材料疲劳。
随着LED向Mini/Micro LED、高功率COB封装方向发展,对热电分离PCB的精度、材料导热性能和结构设计要求将持续提高。未来,更高导热陶瓷基板与铜-陶瓷复合结构将成为高端LED照明的主流选择。