应用于RGB-LED背光系统的新型铝基板散热设计方案
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在RGB-LED背光系统的开发工作中，散热是个非常重要的研究课题，因为目前的LED在发光的同时会产生较多的热量，而这些热量会严重影响LED的发光性能。本文针对LED背光系统的散热问题，提出了一种新型基板设计技术，这种新型的铝基板相比于传统的聚合物绝缘金属基板有明显的优势。 它是在铝基上用化学方法生成一层很薄的阳极绝缘氧化层，在绝缘氧化层上用掩膜或者光刻形成所设计的电路图形，用磁控溅射的方法，交替地沉积基底膜、导电膜和焊接膜，从而在铝基板上形成具有导热性和可焊性的金属化电路层，在该层上可以封装电子元器件或LED芯片。 LED发光过程中产生的热量会导致LED的输出光强度减小，并使其主波长漂移。这两个因素会使显示器的色温变化，导致不同的NTSC结果。再者，热量也会缩短显示器的寿命。因此，为了保证图像质量和显示器的可靠性，背光系统的散热研究是至关重要的。 为了提高RGB-LED背光系统的散热性能，两个方面可以考虑:(1)提高单颗LED的散热性能。(2)提高LED阵列的散热性能。作为一个RGB LED背光系统设计人员，我们选择第二种方案来解决散热问题。为了改善LED阵列系统的散热性能，同样有两种散热方法:(1)使用风扇来增加背光系统周围空气的流速。(2)减少从结点到环境的热阻。把背光模块设计在经济的，散热性能杰出的导热基板印刷电路板上是更好的方案。 目前被广泛应用的常规聚合物绝缘金属基板(IMS)技术使用聚合物或环氧树脂材料作为绝缘层，其结构如图1所示，这种技术需要对金属基底表面进行特殊处理，而绝缘层的最小厚度大约是75微米，这将增加整个绝缘金属基板的热阻。此外，传统的IMS技术在高温下会产生绝缘层和金属基底分层现象。 在本文中，我们用磁控溅射技术实现了一种新型绝缘金属基板的PCB。我们在铝基表面用化学方法生成一层厚度为30至35微米的绝缘层，用磁控溅射技术在绝缘层上形成所设计的电路。这种绝缘金属基板PCB散热性能优越，还能消除高温下的分层或剥离。 经过测试，新型绝缘铝基板和传统的聚合物绝缘铝基板的热阻分别是4.78℃/W和7.61℃/W。 磁控溅射技术 溅射是一种将金属，陶瓷和塑料等材料沉积到一个表面，从而形成一层薄膜的真空工艺过程。基本溅射工艺如下:电子撞击惰性气体原子(通常氩)，使其成为离子。这些高能离子在电场的作用下轰击欲沉积的目标材料。强烈的轰击使目标原子逃出材料表面，在电场的作用下最终在基板的表面形成一层原子层薄膜，该原子层薄膜的厚度取决于溅射时间。
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