陶瓷LED芯片基板种类有哪些?

来源:中山LED网 作者:--- 时间:2011-11-01 00:00

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核心提示:  LTCC 又称为低温共烧多层陶瓷基板,此技术须先将无机的氧化铝粉与约30%~50%的玻璃材料加上有机黏结剂,使其混合均匀成为泥状的浆

  LTCC 又称为低温共烧多层陶瓷基板,此技术须先将无机的氧化铝粉与约30%~50%的玻璃材料加上有机黏结剂,使其混合均匀成为泥状的浆料,接着利用刮刀把浆料刮成片状,再经由一道干燥过程将片状浆料形成一片片薄薄的生胚,然后依各层的设计钻导通孔,作为各层讯号的传递,LTCC内部线路则运用网版印刷技术,分别于生胚上做填孔及印制线路,内外电极则可分别使用银、铜、金等金属,最后将各层做叠层动作,放置于850~900℃的烧结炉中烧结成型,即可完成。详细制造过程如图1 LTCC生产流程图。


 

  2.4 DPC (DIRECT PLATE COPPER)

  DPC亦称为直接镀铜基板,以瑷司柏DPC基板工艺为例:首先将陶瓷基板做前处理清洁,利用薄膜专业制造技术-真空镀膜方式于陶瓷基板上溅镀结合于铜金属复合层,接着以黄光微影之光阻被覆曝光、显影、蚀刻、去膜工艺完成线路制作,最后再以电镀/化学镀沉积方式增加线路的厚度,待光阻移除后即完成金属化线路制作,详细DPC生产流程图如下图3。


 

  3、陶瓷散热基板特性

  在瞭解陶瓷散热基板的制造方法后,接下来将近一步的探讨各个散热基板的特性具有哪些差异,而各项特性又分别代表了什么样的意义,为何会影响了散热基板在应用时必须作为考量的重点。以下表一 陶瓷散热基板特性比较中,本文取了散热基板的:(1)热传导率、 (2)工艺温度、(3)线路制作方法、(4)线径宽度,四项特性作进一步的讨论:

  3.1  热传导率

  热传导率又称为热导率,它代表了基板材料本身直接传导热能的一种能力,数值愈高代表其散热能力愈好。LED散热基板最主要的作用就是在于,如何有效的将热能从LED芯片传导到系统散热,以降低LED 芯片的温度,增加发光效率与延长LED寿命,因此,散热基板热传导效果的优劣就成为业界在选用散热基板时,重要的*估项目之一。检视表一,由四种陶瓷散热基板的比较可明看出,虽然AL2O3材料之热传导率约在20~24之间,LTCC为降低其烧结温度而添加了30%~50%的玻璃材料,使其热传导率降至2~3W/MK左右;而HTCC因其普遍共烧温度略低于纯AL2O3基板之烧结温度,而使其因材料密度较低使得热传导系数低AL2O3基板约在16~17W/MK之间。一般来说,LTCC与HTCC散热效果并不如DBC与DPC散热基板里想。


 

  4、陶瓷散热基板之应用

  陶瓷散热基板会因应需求及应用上的不同,外型亦有所差别。另一方面,各种陶瓷基板也可依产品制造方法的不同,作出基本的区分。LTCC散热基板在LED产品的应用上,大多以大尺寸高功率以及小尺寸低功率产品为主,基本上外观大多呈现凹杯状,且依客户端的需求可制作出有导线架 & 没有导线架两种散热基板,凹杯形状主要是针对封装工艺采用较简易的点胶方式封装成型所设计,并利用凹杯边缘作为光线反射的路径,但LTCC本身即受限于工艺因素,使得产品难以备制成小尺寸,再者,采用了厚膜制作线路,使得线路精准度不足以符合高功率小尺寸的LED产品。而与LTCC工艺与外观相似的HTCC,在LED散热基板这一块,尚未被普遍的使用,主要是因为HTCC采用1300~1600℃高温干燥硬化,使生产成本的增加,相对的HTCC基板费用也高,因此对极力朝低成本趋向迈进LED产业而言,面临了较严苛的考验HTCC。

  另一方面, DBC与DPC则与LTCC/HTCC不仅有外观上的差异,连LED产品封装方式亦有所不同,DBC/DPC均是属于平面式的散热基板,而平面式散热基板可依客制化备制金属线路加工,再根据客户需求切割成小尺寸产品,辅以共晶/覆晶工艺,结合已非常纯熟的萤光粉涂布技术及高阶封装工艺技术铸膜成型,可大幅的提升LED的发光效率。然而,DBC产品因受工艺能力限制,使得线路解析度上限仅为150~300UM,若要特别制作细线路产品,必须采用研磨方式加工,以降低铜层厚度,但却造成表面平整度不易控制与增加额外成本等问题,使得DBC产品不易于共晶/覆晶工艺高线路精准度与高平整度的要求之应用。DPC利用薄膜微影工艺备制金属线路加工,具备了线路高精准度与高表面平整度的的特性,非常适用于覆晶/共晶接合方式的工艺,能够大幅减少LED产品的导线截面积,进而提升散热的效率。各种陶瓷散热基板之范例图片与其应用范围如下表三。

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