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在RGB-LED背光系統(tǒng)的開發(fā)工作中，散熱是個非常重要的研究課題，因為目前的LED在發(fā)光的同時會產(chǎn)生較多的熱量，而這些熱量會嚴(yán)重影響LED的發(fā)光性能。本文針對LED背光系統(tǒng)的散熱問題，提出了一種新型基板設(shè)計技術(shù)，這種新型的鋁基板相比于傳統(tǒng)的聚合物絕緣金屬基板有明顯的優(yōu)勢。

它是在鋁基上用化學(xué)方法生成一層很薄的陽極絕緣氧化層，在絕緣氧化層上用掩膜或者光刻形成所設(shè)計的電路圖形，用磁控濺射的方法，交替地沉積基底膜、導(dǎo)電膜和焊接膜，從而在鋁基板上形成具有導(dǎo)熱性和可焊性的金屬化電路層，在該層上可以封裝電子元器件或LED芯片。

LED發(fā)光過程中產(chǎn)生的熱量會導(dǎo)致LED的輸出光強度減小，并使其主波長漂移。這兩個因素會使顯示器的色溫變化，導(dǎo)致不同的NTSC結(jié)果。再者，熱量也會縮短顯示器的壽命。因此，為了保證圖像質(zhì)量和顯示器的可靠性，背光系統(tǒng)的散熱研究是至關(guān)重要的。

為了提高RGB-LED背光系統(tǒng)的散熱性能，兩個方面可以考慮:(1)提高單顆LED的散熱性能。(2)提高LED陣列的散熱性能。作為一個RGB LED背光系統(tǒng)設(shè)計人員，我們選擇第二種方案來解決散熱問題。為了改善LED陣列系統(tǒng)的散熱性能，同樣有兩種散熱方法:(1)使用風(fēng)扇來增加背光系統(tǒng)周圍空氣的流速。(2)減少從結(jié)點到環(huán)境的熱阻。把背光模塊設(shè)計在經(jīng)濟的，散熱性能杰出的導(dǎo)熱基板印刷電路板上是更好的方案。

目前被廣泛應(yīng)用的常規(guī)聚合物絕緣金屬基板(IMS)技術(shù)使用聚合物或環(huán)氧樹脂材料作為絕緣層，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，這種技術(shù)需要對金屬基底表面進行特殊處理，而絕緣層的最小厚度大約是75微米，這將增加整個絕緣金屬基板的熱阻。此外，傳統(tǒng)的IMS技術(shù)在高溫下會產(chǎn)生絕緣層和金屬基底分層現(xiàn)象。

在本文中，我們用磁控濺射技術(shù)實現(xiàn)了一種新型絕緣金屬基板的PCB。我們在鋁基表面用化學(xué)方法生成一層厚度為30至35微米的絕緣層，用磁控濺射技術(shù)在絕緣層上形成所設(shè)計的電路。這種絕緣金屬基板PCB散熱性能優(yōu)越，還能消除高溫下的分層或剝離。

經(jīng)過測試，新型絕緣鋁基板和傳統(tǒng)的聚合物絕緣鋁基板的熱阻分別是4.78℃/W和7.61℃/W。

磁控濺射技術(shù)

濺射是一種將金屬，陶瓷和塑料等材料沉積到一個表面，從而形成一層薄膜的真空工藝過程?；緸R射工藝如下:電子撞擊惰性氣體原子(通常氬)，使其成為離子。這些高能離子在電場的作用下轟擊欲沉積的目標(biāo)材料。強烈的轟擊使目標(biāo)原子逃出材料表面，在電場的作用下最終在基板的表面形成一層原子層薄膜，該原子層薄膜的厚度取決于濺射時間。

圖1常規(guī)聚合物絕緣金屬基板PCB的結(jié)構(gòu)

圖2磁控濺射過程示意圖

圖2是磁控濺射全過程，和基本濺射過程相比，兩者的主要區(qū)別在于磁控濺射過程比基本直流濺射過程在目標(biāo)區(qū)域多一個強大的磁場，這個磁場使得電子沿著磁場線在目標(biāo)區(qū)域運動，而不會被基底吸引過去。因此，相比于基本濺射過程，磁控濺射過程有三個優(yōu)點:(1)等離子區(qū)僅限于目標(biāo)材料附近，不會損害正在形成薄膜。(2)電子運動的距離變得更長，增加了電子電離氬原子的概率，這意味著更多的目標(biāo)原子將被轟擊出來，從而提高了濺射工藝的效率。(3)磁控濺射產(chǎn)生的薄膜雜質(zhì)含量最小，保證了膜的質(zhì)量。

在RGB-LED背光系統(tǒng)的開發(fā)過程當(dāng)中，散熱是個非常重要的課題，本文實現(xiàn)了一種新型的鋁基絕緣線路板并提出了一種改進的電氣參數(shù)熱阻測量方法。相對于常規(guī)聚合物絕緣金屬基線路板，陽極氧化絕緣鋁基線路板具有如下優(yōu)勢:

1)在線路板的陽極氧化絕緣層和鋁基層之間沒有機械連接縫隙，提高了線路板整體的機械性能。

2)在金屬化層的三層膜使用磁控濺射技術(shù)生成，能提供至少1000N/cm2的結(jié)合力，這一點同樣提高了線路板整體的機械性能。

3)新型的線路板減少了常規(guī)線路板的層數(shù)，減小了絕緣層的厚度，使其整板的熱阻比常規(guī)線路板降低了59.2%。

因此，對比與常規(guī)聚合物絕緣金屬基線路板，陽極氧化絕緣鋁基線路板更加適合使用在RGB-LED背光系統(tǒng)當(dāng)中。