高輝度 LEDを実装したnBoard-Rの熱抵抗評価時の構成
三菱マテリアルは2020年5月7日、車載用高輝度LED向けメタルベース基板「nBoard」の改良型として、熱抵抗の上昇を抑えることでLEDヘッドランプの長寿命化を実現するメタルベース基板「nBoard-R」を開発したと発表した。
自動車のヘッドランプの光源には、ハロゲンランプなどに代わり高輝度LEDの採用が進んでおり、2025年までには搭載率50％を超えると予想されている。高輝度LED向け基板には、高い放熱性が要求されるため、従来はアルミナ基板に代表されるセラミックベース基板が一般的だったが、三菱マテリアルは2019年1月に、より高い放熱性をもつメタルベース基板として従来品を開発している。
一方、LEDヘッドランプ内では、LEDとメタルベース基板はハンダにより固定され、LEDの点灯、消灯を繰り返すことで生じる熱サイクルにより基板の熱抵抗が上昇し、ハンダに大きな負荷がかかるという。この負荷によってハンダにクラックが生じやすく、クラックがLEDヘッドランプの寿命に大きく影響していることが分かっていた。
そこで三菱マテリアルは、従来品と同様に高い放熱性を維持しつつ熱サイクルによる熱抵抗上昇を抑えるメタルベース基板としてnBoard-Rを開発した。nBoard-Rは、−40℃と125℃の熱衝撃を交互に3000回通した場合でも、熱抵抗の変化率は5％以内。従来品よりも熱抵抗の変化率を大幅に改善し、クラック発生率は0％を達成している。
なお、従来品に比べると放熱性は低下したものの、アルミナ基板との比較ではnBoard-Rの熱抵抗は15％程度低く、従来品と同様にnBoard-Rの放熱性は高いという。
nBoard-Rは従来品の樹脂絶縁膜を改良し、シミュレーションに基づく構造設計やLEDモジュールまで作りこんだ上での評価技術など、総合的な技術を活かして開発された。放熱性と信頼性を併せ持つ新たな基板として、LEDヘッドランプの長寿命化に貢献することが期待される。
