LED陶瓷散热基板

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led 材料

led 材料

led 材料LED材料。

LED(Light Emitting Diode)是一种半导体发光器件,具有节能、环保、寿命长等优点,被广泛应用于照明、显示、指示等领域。

LED的性能和品质受到材料的影响,下面将介绍LED材料的种类和特性。

1. 发光材料。

LED的发光材料主要包括氮化镓(GaN)、磷化铝(AlP)、碳化硅(SiC)等。

其中,氮化镓是目前用于LED的主要发光材料,具有较高的发光效率和稳定性。

磷化铝用于白光LED的发光材料,具有良好的色温调节性能。

碳化硅是一种新型的发光材料,具有较高的热稳定性和光电性能,适用于高温高压环境下的LED应用。

2. 衬底材料。

LED的衬底材料主要有蓝宝石、氮化镓、碳化硅等。

蓝宝石是LED的常用衬底材料,具有优良的热导性和光学性能,适用于蓝光LED的制备。

氮化镓衬底材料具有与LED发光层匹配的晶格结构,有利于提高LED的发光效率。

碳化硅衬底材料具有较高的耐高温性能和热导率,适用于高功率LED的制备。

3. 封装材料。

LED的封装材料主要包括环氧树脂、硅胶、陶瓷等。

环氧树脂是LED封装的常用材料,具有良好的绝缘性能和机械强度,适用于一般照明和显示LED的封装。

硅胶具有较好的耐高温性能和抗紫外线性能,适用于户外LED的封装。

陶瓷材料具有良好的导热性能和耐腐蚀性能,适用于高功率LED的封装。

4. 散热材料。

LED的散热材料主要包括铝基板、铜基板、陶瓷基板等。

铝基板具有良好的导热性能和加工性能,适用于一般LED的散热。

铜基板具有较高的导热性能和机械强度,适用于高功率LED的散热。

陶瓷基板具有良好的绝缘性能和耐腐蚀性能,适用于特殊环境下的LED的散热。

5. 封装胶。

LED的封装胶主要包括硅胶、环氧树脂等。

硅胶具有良好的耐高温性能和抗紫外线性能,适用于户外LED的封装。

环氧树脂具有良好的绝缘性能和机械强度,适用于一般照明和显示LED的封装。

总结。

LED材料是LED器件的重要组成部分,不同的材料对LED的性能和品质有着重要的影响。

LED陶瓷基板

LED陶瓷基板

LED陶瓷基板的技术分析与现状——本资料由·东莞市中实创半导体照明有限公司/ 工程部·整理与撰写——摘要:陶瓷基板材料以其优良的导热性和气密性,广泛应用于功率电子、LED封装、多芯片模块等领域。

本文简要介绍了目前LED封装陶瓷基板的技术现状与以后的发展。

关键字:LED陶瓷基板 LED产业(一)前言:陶瓷基板材料以其优良的导热性和气密性,广泛应用于功率电子、LED封装、多芯片模块等领域。

LED散热基板的选择亦随着LED之线路设计、尺寸、发光效率…等条件的不同有设计上的差异,以目前市面上最常见的可区分为:①系统电路板,其主要是作为LED最后将热能传导到大气中、散热鳍片或外壳的散热系统,而列为系统电路板的种类包括:铝基板(MCPCB)、印刷电路板(PCB)以及软式印刷电路板(FPC);②LED芯片基板,是属于LED芯片与系统电路板两者之间热能导出的媒介,并藉由共晶或覆晶与LED芯片结合。

为确保LED的散热稳定与LED芯片的发光效率,近期许多以陶瓷材料作为高功率LED散热基板之应用,其种类主要包含有:低温共烧多层陶瓷(LTCC)、高温共烧多层陶瓷(HTCC)、直接接合铜基板 (DBC)、直接镀铜基板(DPC)四种,以下本文将针对陶瓷LED芯片基板的种类做深入的探讨。

(二)陶瓷基板的定义和性能:1.定义:陶瓷基板是以电子陶瓷为基的,对膜电路元件及外贴切元件形成一个支撑底座的片状材料。

按照陶瓷基片应用领域的不同,又分为HIC(混合集成电路)陶瓷基片、聚焦电位器陶瓷基片、激光加热定影陶瓷基片、片式电阻基片、网络电阻基片等;按加工方式的不同,陶瓷基片分为模压片、激光划线片两大类。

2.陶瓷基板的性能:(1)机械性质Ø有足够高的机械强度,除搭载元件外,也能作为支持构件使用;Ø加工性好,尺寸精度高;容易实现多层化;Ø表面光滑,无翘曲、弯曲、微裂纹等。

(2)电学性质Ø绝缘电阻及绝缘破坏电压高;Ø介电常数低;Ø介电损耗小;Ø在温度高、湿度大的条件下性能稳定,确保可靠性。

led陶瓷基板导热系数

led陶瓷基板导热系数

led陶瓷基板导热系数
LED陶瓷基板的导热系数是指在稳定传热条件下,1m厚的陶瓷基板,在上下两侧表面的温差为1度(K,C)时,通过1m2面积传递的热量。

导热系数(热导率)反映了介质或介质间的传热能力的大小,单位为W/m·K(瓦特每米·开尔文)。

至于具体的导热系数数值,会根据不同的陶瓷材料、制备工艺等因素而有所不同。

例如,常见的氧化铝(Al2O3)陶瓷基板的导热系数一般在10-20W/m·K左右,而氮化铝(AlN)陶瓷基板的导热系数可以达到30W/m·K以上。

需要注意,LED陶瓷基板的导热系数不仅与材料本身有关,还受到加工精度、表面处理等因素的影响。

在实际应用中,为了提高LED陶瓷基板的导热性能,通常需要选择高导热材料、优化制备工艺,并采取适当的散热设计来增加热传导效率。

至于测试方法,一般采用热阻测试分析仪来测量LED陶瓷基板的导热系数。

热阻测试分析仪通过在不同温度下测量热流经过基板时的电阻变化,从而计算出导热系数。

常见的
测试方法有稳态法、非稳态法、热线法等。

测试时需要将陶瓷基板置于恒温环境中,通过加热器和温度传感器测量基板两侧的温度差,并根据热阻公式计算导热系数。

总之,LED陶瓷基板的导热系数是一个重要的性能指标,影响着LED器件的散热性能和可靠性。

在实际应用中,需要根据具体需求选择合适的陶瓷基板材料和制备工艺,并进行相应的测试和分析,以保证LED器件的性能和寿命。

以上是关于LED陶瓷基板导热系数的一些基本知识和概述,希望对您有所帮助。

如果您有其他具体的问题或需要进一步的信息,请随时提问。

各种基板热传导系数

各种基板热传导系数

各种基板热传导系数一、金属基板热传导系数金属基板是一种常见的热传导材料,其热传导系数通常较高。

金属基板具有良好的导热性能,能够快速将热量从一个区域传递到另一个区域。

常见的金属基板包括铝基板、铜基板等。

铝基板的热传导系数约为200-250 W/(m·K),而铜基板的热传导系数约为350-400 W/(m·K)。

这些高热传导系数使得金属基板在散热领域得到广泛应用,如LED照明、电子设备等。

二、陶瓷基板热传导系数陶瓷基板是一种具有良好绝缘性能的材料,通常用于高温环境下的散热应用。

陶瓷基板具有较低的热传导系数,一般在2-10 W/(m·K)之间。

这是因为陶瓷材料的结构特点决定了其热传导性能较差,其内部存在许多孔隙和微观结构,导致热量传导受阻。

陶瓷基板由于其绝缘性能优异,常用于电子元器件的绝缘散热、高温热敏电阻等应用。

三、有机基板热传导系数有机基板是一种常见的热传导材料,其热传导系数相对较低。

有机基板通常由聚酰亚胺、聚酰胺等有机高分子材料组成,其热传导系数一般在0.1-0.5 W/(m·K)之间。

由于有机基板具有较低的热传导系数,其散热性能较差,常需要通过其他方式提高散热效果,如增加散热片、采用散热胶等。

有机基板在电子设备、通信设备等领域得到广泛应用。

四、复合材料基板热传导系数复合材料基板是一种由不同材料组成的热传导材料,其热传导系数通常介于金属基板和有机基板之间。

复合材料基板的热传导系数取决于不同材料的组成比例和热传导性能。

例如,玻纤增强环氧基板具有较高的热传导系数,约为1-2 W/(m·K),而铝基板与聚酰亚胺基板的复合材料基板的热传导系数则介于两者之间。

复合材料基板可以通过合理设计材料组成和结构,实现良好的散热性能,并满足特定的应用需求。

五、硅基板热传导系数硅基板是一种常见的热传导材料,其热传导系数较高。

硅基板的热传导系数约为100-150 W/(m·K),具有良好的导热性能。

LED散热问题的解决方案

LED散热问题的解决方案

LED散热问题的解决方案LED(Light Emitting Diode)作为一种新型的照明技术,具有节能、环保、寿命长等优点,因此在室内照明、汽车照明、户外广告牌等领域得到广泛应用。

然而,由于LED发光时会产生大量的热量,如果不能有效地散热,会导致LED的发光效率下降、寿命缩短甚至损坏。

为了解决LED散热问题,我们需要采取一系列的措施。

下面将详细介绍LED散热问题的解决方案。

1. 散热材料的选择散热材料是解决LED散热问题的基础。

常见的散热材料包括铝基板、铜基板、陶瓷基板等。

这些材料具有良好的导热性能,能够有效地将LED产生的热量传导到散热器上,并通过散热器将热量散发到空气中。

2. 散热器的设计散热器是LED散热的重要组成部分,其设计合理与否直接影响到LED的散热效果。

散热器应具有足够的散热面积和散热片,以增加与空气的接触面积,提高散热效率。

同时,散热器的材质也应具有良好的导热性能,如铝合金等。

3. 散热风扇的运用散热风扇可以增加空气流动,加速热量的散发。

在LED散热器设计中,可以考虑将风扇与散热器结合起来,通过风扇的转动,增加空气对散热器的冷却效果。

同时,风扇的选用要注意噪音控制,以免影响使用环境。

4. 散热导管的应用散热导管是一种通过导热材料将热量从LED传导到散热器的装置。

散热导管具有良好的导热性能和可塑性,可以根据LED灯具的结构进行弯曲和安装,提高散热效果。

5. 散热胶的使用散热胶是将LED灯珠与散热材料之间进行粘接的材料。

散热胶具有良好的导热性能和绝缘性能,能够有效地传导热量,并固定LED灯珠,防止其松动。

6. 散热设计的优化在LED灯具的设计中,应根据实际情况进行散热设计的优化。

例如,合理安排LED灯珠的布局,增加散热面积;合理选择LED灯珠的功率和数量,避免过高的功率密度导致散热问题;合理设置散热器和散热风扇的位置,以提高散热效果。

7. 温度监测与控制LED灯具的温度监测与控制是保证LED散热效果的重要手段。

cob陶瓷基板的性能都有哪些?

cob陶瓷基板的性能都有哪些?

cob陶瓷基板的性能都有哪些?
Cob陶瓷基板在LED封装方面应用还是非常多,能偶有效的解决LED封装的散热问题。

今天小编主要是讲解一下cob陶瓷基板的性能优势。

COB陶瓷基板的性能分参数:
恒温恒湿:使用优质封装材料,有很好耐候性。

冷热冲击:陶瓷是Al2O3,chips衬底也是Al2O3,热膨胀系数相近,不会因温度变化而晶粒开焊导致光衰和死灯;
热阻效果:很小
导热散热:导热系数高,导热面积大,热量分散,热设计容易,散热成本低耐高压值:4000V以上
发光方法:面发光
眩光效果:小
光衰特点:<3%
UL/GS认证:容易
电源匹配:由于极高的耐压安全性,5w以上陶瓷COB均设计为Vf>24V,可以匹配低电流高电压非隔离电源,以降低电源成本、提高电源效率、提升电源可靠性
光效范围:100-120lm/w
光效提升:小芯片封装,提升空间大,实验室已实现249lm/W
散热成本:光源热阻小,热通路短,导热面积大,可有效降低散热体成本,散热成本低
安装成本:直接安装固定于散热体,费用低
电源成本:在要求过认证的情况下可以匹配非隔离电源,电源效率高成本低。

从而可以看出,COB陶瓷基板性能让它在led封装方面芯片的使用十分的受欢迎,更多陶瓷基板的需求可以咨询金瑞欣特种电路。

现有市场主流的LED球泡灯,你会选择哪种散热器?

现有市场主流的LED球泡灯,你会选择哪种散热器?

对于市面上出现的LED球泡灯, 你会选择哪种呢?市场上常见的球泡灯种类塑包铝球泡 全塑球泡铝材球泡 陶瓷球泡铝材、塑料、塑包铝、陶瓷的特点铝材最受欢迎,因为不仅质地轻盈,而且 导热性能较好。

但价格比较昂贵,成 本高,而且受工艺限制,导致款式较 少。

塑料其次,广泛采用的是塑料,塑料绝缘 性、散热性能都比较好,价格也比较 低廉,但是导热性能却比金属要差。

铝材、塑料、塑包铝、陶瓷的特点塑包铝这种散热材料外层采用高导热塑料,内 层使用铝材,结合了两者的优点。

市场 上见到一些塑包铝的产品,在使用中也 看到外壳烧融的案例,因为塑包铝的塑 胶材料中没有添加阻燃剂,塑胶再回收 加工利用部分性能会下降,且不环保。

陶瓷近几年开始崭露头角的电绝缘材料有 陶瓷材料。

人类对陶瓷材料的使用已 有几千年了,现代技术制备的陶瓷材 料有着绝缘性好、热导率高、红外辐 射率大、膨胀系数低的特点,完全可 以成为LED照明的新材料。

消费者怎么选择呢?看过以上材料特点,基于现在市场上各大材料公司不 断研发塑包铝的更多功效和应用范围,塑包铝显然成为了 当下最火热的LED散热套件。

但是否如此呢? 有人会问:陶瓷不是也不错。

究竟是塑包铝还是陶瓷好呢? 这还真不好回答,各有千秋? 特选取以下2款现市场主流的球泡灯做下对比分析产品PK 产品PKVS塑包铝球泡灯陶瓷球泡灯一、散热方式大家都知道,任何散热器,除了要能快速地把热量从发 热源传导出到散热器的表面,最后还是 要靠对流和辐射把热 量散到空气中。

塑包铝 散热方式 热对流陶瓷 热辐射 (>0.95)陶瓷球泡灯采用纳米喷涂陶瓷覆膜技术,增加散热体的 微观比表面积,纳米喷涂技术可增加热辐射机能;而塑包铝 球泡只能靠对流方式与空气接触散热。

陶瓷材料导热系数表在75℃下,空气的导热系数为0.03W/m·k ,如果在没有对 流的情况下,空气传导热量非常少,辐射散热决定着整体的散 热效果。

功率半导体陶瓷基板技术

功率半导体陶瓷基板技术

功率半导体陶瓷基板技术功率半导体陶瓷基板技术是一种在功率半导体器件中广泛应用的散热和绝缘材料技术。

随着电子设备功率的不断增加,对散热和绝缘的需求也越来越高,功率半导体陶瓷基板技术应运而生。

功率半导体器件主要包括功率晶体管和功率二极管,它们在电源、电机驱动、电动车、电力变换等领域中得到广泛应用。

这些器件在工作过程中会产生大量的热量,如果不能及时散热,会导致器件温度过高,甚至失效。

因此,功率半导体器件需要使用热导率较高的散热材料来提高散热效果。

功率半导体陶瓷基板技术采用陶瓷材料作为基板,具有良好的绝缘性能和热导率。

陶瓷材料具有优异的耐高温性能,能够在高温环境下稳定工作。

此外,陶瓷材料具有良好的机械强度和尺寸稳定性,能够有效减小器件因温度变化而引起的热应力,提高器件的可靠性。

在功率半导体器件中,功率晶体管是最常见的器件之一。

功率晶体管通常由底部金属基座、中间陶瓷基板和顶部金属封装组成。

陶瓷基板起到了支撑和绝缘的作用,能够有效隔离底部金属基座和顶部金属封装,避免了电流和热量的短路。

同时,陶瓷基板还能够承受较大的机械应力,确保晶体管在工作中的稳定性。

功率半导体陶瓷基板技术在电力变换领域中得到了广泛应用。

电力变换器件通常承载大电流和高电压,对散热和绝缘的要求更高。

采用功率半导体陶瓷基板技术可以有效提高电力变换器件的散热性能,降低温度,延长器件的使用寿命。

除了功率半导体器件,功率半导体陶瓷基板技术还可以应用于其他领域。

例如,电动车中的电机驱动器件,由于长时间高负荷工作,需要具备良好的散热性能和绝缘性能。

采用功率半导体陶瓷基板技术可以有效提高电机驱动器件的性能,提高电动车的整体效率。

功率半导体陶瓷基板技术是一种重要的散热和绝缘材料技术。

它可以有效提高功率半导体器件的散热性能和绝缘性能,延长器件的使用寿命。

随着电子设备功率的不断增加,功率半导体陶瓷基板技术将在更多领域得到应用,为电子设备的发展提供有力支持。

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LE D 陶瓷散热基板一. 引言LED 产品具有节能、省电、高效率、反应时间快、寿命周期长、具有环保效益等优点,是近年来最受瞩目的产业之一,图1为2006-2009年高亮度LED 市场增长趋势图。

销售收入/亿美元图1 2006-2009年高亮度LED 市场增长随着LED 照明的需求日趋迫切,高功率LED 的散热问题益发受到重视,因为过高的温度会导致LED 发光效率衰减,通常LED 高功率产品输入功率约为15%能转换成光,剩下85%的电能均转换为热能。

LED 运作所产生的废热若无法有效散出,将会使LED 结面温度过高,进而影响产品生命周期、发光效率、稳定性,对LED 的寿命造成致命性的影响。

图2为LED 结面温度与发光效率的关系图,当结面温度由25℃上升至100℃时,其发光效率将会衰退20%到75%不等,其中又以黄色光衰退75%最为严重。

此外,当操作温度由63℃升到74℃时,LED 平均寿命将会减少3/4。

因此,散热问题是LED 产业永远无法逃避的重要课题,要提升LED 的发光效率,必须要解决散热问题。

-40-20020406080100120结温/℃图2 LED 结面温度与发光效率关系图二. LED散热途径在了解LED散热问题之前,必须先了解其散热途径,进而针对散热瓶颈进行改善。

依据不同的封装技术,其散热方法亦有所不同,而LED各种散热途径方法如图3所示:图3 LED各种散热途径散热途径说明:①从空气中散热②热能直接由System circuit board导出③经由金线将热能导出④若为共晶及Flip chip制程,热能将经由通孔至系统电路板而导出一般而言,LED颗粒(Die)以打金线、共晶或覆晶方式连结于其基板上(Substrate of LED Die)而形成LED芯片(chip),而后LED芯片固定于系统的电路板上(System circuit board)。

因此,LED可能的散热途径为直接从空气中散热(如图3途径①所示),或经由LED颗粒基板至系统电路板再到大气环境。

而散热由系统电路板至大气环境的速率取决于整个发光灯具或系统的设计。

然而,现阶段的整个系统的散热瓶颈,多数发生在将热量从LED颗粒传导至其基板再到系统电路板为主。

此部分的可能散热途径:其一为直接由晶粒基板散热至系统电路板(如图3途径②所示),在此散热途径里,其LED颗粒基板材料的热散能力是很重要的参数。

另一方面,LED所产生的热也会经由电极金属导线至系统电路板,一般而言,利用金线方式做电极接合下,散热受金属线本身较细长的几何形状而受限(如图3途径③所示);因此,近来有共晶 (Eutect ic) 或覆晶(Flip chip)接合方式,这种设计大幅减少导线长度,并大幅增加导线截面积,如此一来,由LED电极导线至系统电路板的散热效率将有效提升(如图3途径④所示)。

经由以上散热途径解释,可得知散热基板材料的选择与其LED颗粒的封装方式在LED 热散管理上占了极重要的一环。

三. LED散热基板LED散热基板主要是利用其散热基板材料本身具有较佳的热传导性,将热源从LED晶粒导出。

因此,我们从LED散热途径叙述中,可将LED散热基板分为两大类别,分别为LED晶粒基板与系统电路板,此两种不同的散热基板分别承载着LED晶粒与LED晶片将LED晶粒发光时所产生的热能,经由 LED晶粒散热基板至系统电路板,而后由大气环境吸收,以达到热散的效果。

系统电路板系统电路板主要是作为LED散热系统中,最后将热能传导至散热鳍片、外壳或大气中的材料。

近年来印刷电路板(PCB)的生产技术已非常纯熟,早期LED产品的系统电路板多以PCB 为主,但随着高功率LED的需求增加,PCB材料散热能力有限,使其无法应用于高功率产品,为了改善高功率LED散热问题,近期已发展出高热导系数铝基板(MCPCB),利用金属材料散热特性较佳的特色,以达到高功率产品散热的目的。

然而随着LED亮度与效能要求的持续发展,尽管系统电路板能将LED 晶片所产生的热有效的散热到大气环境,但是LED晶粒所产生的热能却无法有效的从晶粒传导至系统电路板,当LED功率往更高效提升时,整个LED的散热瓶颈将出现在LED晶粒散热基板。

LED晶粒基板LED晶粒基板主要是作为LED 晶粒与系统电路板之间热能导出的媒介,以打线、共晶或覆晶的制程与LED 晶粒结合。

而基于散热考虑,目前市面上LED晶粒基板主要以陶瓷基板为主,以线路制备方法不同可分为:厚膜陶瓷基板、低温共烧多层陶瓷、以及薄膜陶瓷基板三种,传统高功率LED元件,多以厚膜或低温共烧陶瓷基板作为晶粒散热基板,再以打金线方式将LED晶粒与陶瓷基板结合。

如前言所述,此金线连结限制了热量沿电极接点散失的能力。

因此,近年来,国内外大厂无不朝向解决此问题而努力。

其解决方式有二种,其一为寻找高散热系数的基板材料,以取代氧化铝,包含了矽基板、碳化矽基板、阳极化铝基板或氮化铝基板,其中矽及碳化矽基板材料的半导体特性,使其现阶段遇到较严苛的考验,而阳极化铝基板则因其阳极化氧化层强度不足而容易因碎裂导致导通,使其在实际应用上受限,因而,现阶段较成熟且普通接受度较高的为以氮化铝作为散热基板;然而,目前受限于氮化铝基板不适用传统厚膜制程(材料在银胶印刷后须经850℃大气热处理,使其出现材料信赖性问题),因此,氮化铝基板线路需以薄膜制程制备。

以薄膜制程制备的氮化铝基板大幅加速了热量从LED晶粒经由基板材料至系统电路板的效能,因此大幅降低热量由LED晶粒经由金属线至系统电路板的负担,进而达到高热散的效果。

另一种热散的解决方案为将LED晶粒与其基板以共晶或覆晶的方式连结,如此一来,大幅增加经由电极导线至系统电路板的散热效率。

然而此制程对于基板的布线精确度与基板线路表面平整度要求极高,这使得厚膜及低温共烧陶瓷基板的精准度受制程网板张网问题及烧结收缩比例问题而不易使用。

现阶段多以导入薄膜陶瓷基板,以解决此问题。

薄膜陶瓷基板以黄光微影方式制备电路,辅以电镀或化学镀方式增加线路厚度,使得其产品具有高线路精准度与高平整度的特性。

共晶/覆晶制程辅以薄膜陶瓷散热基板势必将大幅提升LED的发光功率与产品寿命。

四. LED陶瓷散热基板及差异分析基本上,LED散热基板主要分为金属与陶瓷基板。

金属基板以铝或铜为材料,由于技术成熟,且具成本优势,目前为一般LED产品所采用。

而陶瓷基板线路对位精确度高,为业界公认导热与散热性能极佳材料,是目前高功率LED散热最适方案,虽然成本比金属基板来得高,但照明要求的散热性及稳定性高于笔记本电脑、电视等电子产品,因此,包括Cree、欧司朗、飞利浦及日亚化等国际大厂,都使用陶瓷基板作为LED晶粒散热材质。

如今生产上通用的大功率LED散热基板结构如图4所示,其一般为铝质基板:最下层为铝金属层,其厚度约为1.3mm;铝层之上为高分子绝缘层,厚约0.1mm;最上层为铜线路以及焊接电路。

虽然铝的导热系数比较高,但是绝缘层导热系数极低,因此绝缘层成为该结构基板的散热瓶颈,影响整个基板的散热效果;同时由于绝缘层的存在,使得其无法承受高温焊接,从而影响了封装工艺的实施,限制了封装结构的优化,因此不利于LED散热。

图 4 铝金属基板截面示意图由于高分子绝缘材料的导热系数较低,同时耐热性能较差,如果要提高铝金属基板的整体导热性能及耐热性能,需要替换掉绝缘材料,但是绝缘材料的启用,使得铜线路无法在铝金属基板之上布置,所以目前直接提高铝金属基板的导热系数还无法实现。

而陶瓷散热基板,其具有新的导热材料和新的内部结构,以消除铝金属基板所具有的缺陷,从而改善基板的整体散热效果。

表1 为陶瓷散热基板与金属散热基板比较。

表1 陶瓷散热基板与金属散热基板比较项目 陶瓷基板(氧化铝、氮化铝) 金属基板(铝、铜及其合金) 热导率W/M*K 2,3-41/150-170 230-450不等(但综合热导率,约为陶瓷基板的1/10.) 绝缘性 好 差,需表面处理出一层绝缘膜 热稳定性 好 一般自身热辐射能力 强 一般 价格 较高 不高 应用领域 大功率小尺寸LED应用较多 小功率大尺寸LED现阶段较普遍的陶瓷散热基板种类共有LTCC、HTCC、DBC、DPC四种,其中HTCC属于较早期发展的技术,但由于其较高的工艺温度(1300~1600℃),使其电极材料的选择受限,且制作成本相当昂贵,这些因素促使LTCC的发展,LTCC虽然将共烧温度降至约850℃,但其尺寸精确度、产品强度等技术上的问题尚待突破。

而DBC与DPC则为近几年才开发成熟,且能量产化的专业技术,但对于许多人来说,此两项专业的工艺技术仍然很陌生,甚至可能将两者误解为同样的工艺。

DBC是利用高温加热将Al2O3与Cu板结合,其技术瓶颈在于不易解决Al2O3与Cu板间微气孔产生的问题,这使得该产品的产能与良率受到较大的挑战,而DPC 技术则是利用直接披覆技术,将Cu沉积于Al2O3基板之上,该工艺结合了材料与薄膜工艺技术,其产品为近年最普遍使用的陶瓷散热基板。

然而其材料控制与工艺技术整合能力要求较高,这使得跨入DPC产业并能稳定生产的技术门槛相对较高,下文针对四种陶瓷散热基板的生产流程做进一步的说明,进而更加了解四种陶瓷散热基板制造过程的差异。

LTCC (Low-Temperature Co-fired Ceramic)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,然后依各层的设计开导通孔,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,最后将各层叠层压制,放置于850~900℃的烧结炉中烧结成型,即可完成。

主要工艺为:配料、制浆、流延、切割、冲孔、丝印填孔、丝印、叠压、脱脂烧结、划片(金刚石和CBN切刀,激光等设备)。

HTCC (High Temperature Co-Fired Ceramic)HTCC又称为高温共烧多层陶瓷,生产制造过程与LTCC极为相似,主要的差异点在于HTCC的陶瓷粉没有加入玻璃材质,因此,HTCC的必须再高温1300~1600℃环境下烧结成胚,接着同样钻上导通孔,以网版印刷技术填孔与印制线路,因其共烧温度较高,使得金属导体材料的选择受限,其主要的材料为熔点较高但导电性却较差的钨、钼、锰等金属,最后再叠层烧结成型。

DBC (Direct Bonded Copper)DBC直接接合铜基板,将高绝缘性的Al2O3或AlN陶瓷基板的单面或双面覆上铜金属后,经由高温1065~1085℃的环境加热,使铜金属因高温氧化、扩散与Al2O3材质产生共晶熔体,使铜与陶瓷基板粘合,形成陶瓷复合金属基板,烧结形成铝酸铜界面,最后依据线路设计,以蚀刻方式制备线路。

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