PCBニュース - LED基板

LED基板はLEDパッケージと照明システムのコアコンポーネントとして、支持チップ、導電、熱伝導、光学制御などの多重機能を担っています。その材料選択、構造設計及び製造プロセスはLEDデバイスの性能、寿命及び信頼性に直接影響します。

一、LED基板の基本的な定義と機能

LED基板（LED Substrate）とは、LEDチップを固定して電気的接続を実現する担体で、通常は導電性材料と絶縁性材料とが複合して構成されます。主な機能は次のとおりです。

機械的支持：チップを物理的損傷から保護し、パッケージ構造の安定性413を確保する。

電気的接続：金属回路を介してチップ電極と外部回路を導通する。

放熱管理：高効率伝導チップが発生した熱、過熱による光効果の減衰または故障を防止する。

光学最適化：表面反射またはレンズ設計により光抽出効率を高め、ビーム分布を最適化する。

例えば、アルミニウム基板（MCPCB）は高熱伝導性で高出力LEDの第一選択となり、セラミックス基板（例えばAlN）は高密度集積シーン811に適している。

図　LED基板

二、LED基板の主な材料タイプと特徴

材料特性に応じて、LED基板は以下のように分類することができます。

アルミニウム基板などの金属基板

利点：熱伝導率が高く（1-3 W/m・K）、コストが低く、加工が容易で、大電力照明と自動車ヘッドライト815に適している。

制限：エポキシ樹脂などの絶縁層による電気的隔離が必要であり、熱抵抗15が増加する可能性がある。

セラミック基板（アルミナ、窒化アルミニウムなど）

利点：高温、耐食性、熱伝導性に優れ（AlNは170 W/m・Kに達することができる）、屋外街灯1115などの高信頼性シーンに適している。

制限：コストが高く、脆性が大きく、加工難度が高い。

ポリイミドなどのポリマー基板

利点：柔軟で軽量で、曲げ可能なLEDランプバンドまたは装着機器15に適している。

制限：熱伝導性が悪く、放熱構造に合わせて15を使用する必要がある。

ガラス基板

利点：高い透明性、サイズが安定しており、光学性能要求の高い表示バックライト15に適している。

制限：割れやすく、重量が大きい。

三、LED基板の製造技術と挑戦

LED基板の製造には電気性能と放熱効率を両立させる必要があり、重要な技術は以下を含む：

回路設計：エッチングまたは印刷技術により導電線を形成するには、電流分布ムラによる局所過熱1213を避ける必要がある。

材料複合：金属基板はアルミニウム板上に絶縁層（エポキシ樹脂など）と銅箔を被覆する必要があり、セラミック基板は厚膜または薄膜プロセスにより金属層811をめっきする。

パッケージ集積：COB（Chip on Board）技術は直接チップを基板に結晶化し、ステント溶接工程を省き、放熱効率312を向上させる。

課題：

熱膨張係数の整合：材料間の熱膨張差は界面の亀裂を引き起こす可能性があり、CTE最適化設計によって11を解決する必要がある。

湿気保護：包装中の湿気侵入は蛍光体の性能を低下させ、プリベーク処理または防湿材料12を使用する必要がある。

四、応用シーンと選択提案

異なる基板タイプは、特定のシーンに適用されます。

汎用照明：アルミニウム基板は性価比優位で主流815を占めている。

自動車照明：セラミック基板は高温、振動に耐え、ランプモジュール11に適している。

フレキシブル表示：ポリマまたはシリカゲル基板は、サーフェススクリーン、ウェアラブルデバイス15に使用される。

高密度集積：CSP（チップレベルパッケージ）技術はマイクロ化基板を結合し、携帯電話フラッシュとMini LEDバックライト312に用いられる。

五、未来の発展傾向

集積化と小型化：CSP技術は基板サイズをチップレベルに縮小することを推進し、パッケージ体積を減少し、コスト312を削減する。

新材料開発：グラフェン、窒化ホウ素などの超伝導材料は放熱性能を高めることが期待される。

多機能集積：基板と駆動回路、光学素子の一体化設計（例えばSIPパッケージ）、インテリジェント化光制御311を実現する。

環境保護と持続可能性：鉛フリー溶接、リサイクル可能材料の応用は業界方向1215となっている。

LED基板の技術革新はLED産業の発展を推進する重要な駆動力である。伝統的な金属基板から新興のセラミックスとフレキシブルな材料まで、その進化は常に「高効率放熱、小型集積、コスト最適化」の3つのコアを中心にしています。将来的には、チップ効率の向上とパッケージ技術の精進に伴い、LED基板はさらに高性能、多機能の方向に突破し、照明、表示、自動車などの分野により優れたソリューションを提供します。