覆铜陶瓷基板研究

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2024年覆铜(DCB)陶瓷基板市场分析现状

2024年覆铜(DCB)陶瓷基板市场分析现状

2024年覆铜(DCB)陶瓷基板市场分析现状1. 引言覆铜(DCB)陶瓷基板是一种在高功率电子设备中广泛使用的散热材料。

它具有优异的导热性能和电绝缘性能,可有效地将电子元件产生的热量散发出去,从而保持电子设备的正常运行。

本文将对覆铜(DCB)陶瓷基板市场进行综合分析,探讨其发展现状和未来趋势。

2. 市场概述2.1 市场定义覆铜(DCB)陶瓷基板是一种具有铜箔覆盖的陶瓷基板,常用于高功率电子设备的散热模块中。

它由绝缘陶瓷材料、导热铜箔和焊锡材料构成,广泛应用于电力电子、光电子、电力模块等领域。

2.2 市场规模据市场调研数据显示,覆铜(DCB)陶瓷基板市场在过去几年中呈现稳步增长的趋势。

预计到2025年,全球覆铜(DCB)陶瓷基板市场规模将达到XX亿美元,年复合增长率为X%。

2.3 市场驱动因素覆铜(DCB)陶瓷基板市场的增长得益于以下几个因素:•高功率电子设备市场的快速发展,如新能源行业和电动车市场的扩大,使得对散热性能更高的覆铜(DCB)陶瓷基板的需求增加。

•覆铜(DCB)陶瓷基板具有优异的导热性能和电绝缘性能,能够更好地满足高功率电子设备对散热要求的提高。

•覆铜(DCB)陶瓷基板的制造技术不断改进,降低了生产成本,提高了产品质量,进一步推动了市场需求的增长。

3. 市场竞争格局3.1 企业竞争目前,全球覆铜(DCB)陶瓷基板市场竞争格局较为分散,主要有国内外知名企业参与竞争。

其中,美国、日本和中国是全球覆铜(DCB)陶瓷基板市场的主要竞争国家。

3.2 企业战略为了在市场竞争中占据优势,企业采取了多种战略措施,包括加大研发投入、提高产品质量、降低产品价格、开拓新的市场渠道等。

4. 市场前景随着高功率电子设备市场的快速发展和技术不断进步,覆铜(DCB)陶瓷基板市场的前景广阔。

预计未来几年内,市场需求将持续增长,新产品和新技术的不断涌现将进一步推动市场发展。

然而,市场也面临一些挑战,如激烈的竞争、技术创新的压力和市场需求的不确定性等。

2023年覆铜(DCB)陶瓷基板行业市场调研报告

2023年覆铜(DCB)陶瓷基板行业市场调研报告

2023年覆铜(DCB)陶瓷基板行业市场调研报告随着电子行业的发展,DCB(Direct Copper Bonded)覆铜陶瓷基板已成为电力电子、LED照明、汽车电子等领域广泛应用的关键元器件,其市场具有广阔的前景。

本文将对DCB覆铜陶瓷基板行业市场情况展开调研分析。

一、DCB覆铜陶瓷基板概述DCB覆铜陶瓷基板是指由金属铜层、陶瓷基板和焊接界面组成的一种新型基板。

其具有高热导性、高绝缘性、低膨胀系数、高硬度等优点,使其被广泛应用于发光二极管(LED)驱动、电力电子、汽车电子、新能源等领域。

二、市场规模2020年,全球DCB覆铜陶瓷基板市场规模达到43亿美元,其中,中国市场规模超过25亿美元,是DCB覆铜陶瓷基板最大的市场之一。

未来,随着新兴产业的迅猛发展,DCB覆铜陶瓷基板市场规模将会不断扩大。

三、应用领域1. 电力电子领域DCB覆铜陶瓷基板作为电力电子的重要元器件之一,其高热导性、高绝缘性、低膨胀系数等特点,能够提高电力电子器件的散热性能和稳定性能,提高整个系统的可靠性。

预计未来几年,随着电力电子产业的不断发展,DCB覆铜陶瓷基板在该领域市场份额将会不断增长。

2. LED照明领域在LED照明领域,DCB覆铜陶瓷基板不仅可以提高LED散热性能,还可以提高LED 的工作效率和寿命,具有较高的市场需求。

预计未来几年,随着LED照明产业的持续发展,DCB覆铜陶瓷基板在该领域市场份额将会不断增长。

3. 汽车电子领域DCB覆铜陶瓷基板作为汽车电子的重要元器件之一,具有高热导性、高绝缘性、低膨胀系数等特点,能够提高汽车电子器件的散热性能和稳定性能,提高整个系统的可靠性。

预计未来几年,随着汽车电子产业的不断发展,DCB覆铜陶瓷基板市场份额将会不断增长。

四、主要企业目前,DCB覆铜陶瓷基板行业主要企业包括:三星SDI、Mitsubishi Materials、美光科技、爱特慧科、汉唐电子、中国科技石油化工、陶氏化学、中国铝业等。

陶瓷基覆铜板与陶瓷基板

陶瓷基覆铜板与陶瓷基板

陶瓷基覆铜板与陶瓷基板大家都知道有有机树脂基板、金属基板、陶瓷基板,大家同样也都知道基材需要覆铜,那么这些个基板的覆铜工艺大家清楚吗?可能大家只是知道个厚膜薄膜,这里面的门道深着呢。

首先说说有机树脂覆铜板,基本都是采用热压方式将铜箔给粘合到板材上,为了结合力的考虑,中间还需要加上胶布进行粘合,总体来讲覆铜方式简单明了,有单面覆铜的,也有双面覆铜的,有一种处理方式是将基材分割为多块,用胶将其包裹在中间然后进行覆铜,从结合力上来讲,已经达到有机树脂覆铜板的巅峰。

金属基板覆铜与有机树脂覆铜板相仿,基本都是采用热压合将铜箔粘合到绝缘层上面,因为金属基板都需要绝缘层的原因,所以导致其导热性能、热膨胀系数都不会很好,如果不从导热上来看,性价比是没有传统树脂基板高的。

陶瓷基覆铜板就不一样了,由于陶瓷基板是不需要绝缘层的,那么表面金属化处理就有很大难度了,要将陶瓷与铜箔进行结合。

最开始是HTCC技术,就是高温共烧技术,在1600摄氏度下,将陶瓷粉末与钨、钼、锰等高熔点金属进行烧结,其结合力差不多在3-5KG,但是因为钨、钼、锰等高熔点金属的导电性能并不是很好,而且烧结需要的温度很高,成本上面比普通玻纤板并不占优势。

1982年美国的休斯公司就觉得HTCC技术太LOW了,就自己开发了LTCC技术,也就是低温共烧技术。

就是先在基材上面用激光打孔,然后插入各种被动组件,再附上铜电极,然后在900摄氏度下进行烧结,可以制作三维立体的陶瓷电路板。

随着技术的发展,慢慢的在这方面的研究越来越深,终于研究出了DPC技术,也就是薄膜工艺,将高温铜浆直接溅射到基材表面,但是因为结合的铜面比较薄,所以蚀刻之后还要进行电镀增厚。

这时已经与金属覆铜、有机树脂覆铜差不多了。

但是,由于其生产流程长、制造工艺复杂、价格高昂,不适于大批量快速制造。

在这个电子时代,没办法快速批量制造的话,就意味着没办法争夺庞大的市场。

于是在钱的推动力下,科学家们又研发出了DBC技术。

2024年覆铜(DCB)陶瓷基板市场调查报告

2024年覆铜(DCB)陶瓷基板市场调查报告

2024年覆铜(DCB)陶瓷基板市场调查报告概述本报告对覆铜(DCB)陶瓷基板市场进行了全面的调查和分析。

覆铜(DCB)陶瓷基板是一种应用广泛的电子元器件载体,具有优异的导热性能和电气性能。

本报告旨在提供有关覆铜(DCB)陶瓷基板市场规模、行业发展趋势、主要参与者和市场前景的详细信息。

市场规模根据调查数据分析,覆铜(DCB)陶瓷基板市场在过去几年里呈现出稳定增长的态势。

预计到2025年,市场规模将达到X亿美元,复合年增长率为X%。

这主要归因于电子行业的快速发展以及对高性能、高可靠性载体的需求增加。

行业发展趋势随着新一代电子产品的不断涌现,对于更高热处理能力和更高功率密度的要求也日益增加。

覆铜(DCB)陶瓷基板作为一种具有优异导热性能和电气性能的材料,在电子行业中得到广泛应用。

未来几年,覆铜(DCB)陶瓷基板市场将进一步扩大,主要原因包括:1.电动汽车市场的快速增长,需要高性能的电子系统和功率模块,促使对覆铜(DCB)陶瓷基板的需求增加;2.通信行业的技术升级,对高频率和高功率电子设备的需要也推动覆铜(DCB)陶瓷基板市场的增长;3.新一代消费电子产品对散热要求的提高,如高性能计算机、游戏机等,也对覆铜(DCB)陶瓷基板提出了更高的需求。

主要参与者覆铜(DCB)陶瓷基板市场是一个竞争激烈的市场,主要参与者包括:1.公司A:作为该市场的龙头企业,公司A在覆铜(DCB)陶瓷基板的研发和生产方面具有优势。

其产品在全球范围内销售,并且在电动汽车行业中拥有重要的客户群体。

2.公司B:公司B是一家新兴的企业,专注于为通信行业提供覆铜(DCB)陶瓷基板。

公司B的产品具有竞争力的价格和可靠性,得到了客户的广泛认可。

3.公司C:公司C是一家领先的电子材料供应商,其覆铜(DCB)陶瓷基板在全球范围内销售。

公司C通过持续的创新和技术升级,不断提高产品的质量和性能。

市场前景覆铜(DCB)陶瓷基板市场有着广阔的发展前景。

随着新一代电子产品的不断涌现,对于高性能、高可靠性载体的需求将持续增加。

2023年覆铜(DCB)陶瓷基板行业市场分析现状

2023年覆铜(DCB)陶瓷基板行业市场分析现状

2023年覆铜(DCB)陶瓷基板行业市场分析现状覆铜(DCB)陶瓷基板是一种具有优异导热性能和电气绝缘性能的新型材料,广泛应用于电子电器领域。

下面将从市场规模、应用领域和市场竞争等方面对覆铜陶瓷基板行业的市场现状进行分析。

一、市场规模随着电子电器行业的快速发展,对于高性能电路的需求越来越高,推动了覆铜陶瓷基板市场的快速增长。

目前覆铜陶瓷基板市场呈现出稳步增长的趋势。

根据市场调研数据显示,2019年覆铜陶瓷基板市场规模达到XX亿元,预计到2025年将达到XX亿元。

市场规模的增长主要受益于电子电器行业的快速发展和技术进步。

二、应用领域覆铜陶瓷基板在电子电器领域有着广泛的应用,特别是在高功率电子器件领域。

主要应用于电力模块、光电模块、功率模块、通信模块等领域。

其中,电力模块是市场需求的主要引擎,其占据覆铜陶瓷基板市场的XX%份额。

随着电动汽车市场的快速增长,电力模块的需求也将持续增长,进一步推动了覆铜陶瓷基板市场的发展。

三、市场竞争目前覆铜陶瓷基板市场竞争激烈,主要竞争者包括国内外一些知名的电子材料制造商。

市场竞争主要体现在产品性能、价格、供应能力等方面。

在产品性能方面,主要竞争点是陶瓷基板的导热性能和电气性能。

高导热性能和电气绝缘性能是覆铜陶瓷基板的核心竞争优势。

在价格方面,由于市场上陶瓷基板产品种类多样,竞争较为激烈,价格相对较为透明。

供应能力方面,供应商的生产能力和交货能力对于市场竞争至关重要。

通过提升生产能力和保障交货能力来降低客户选择的风险是市场竞争中的关键。

四、发展趋势随着电子电器行业对高性能电路的需求不断增加,覆铜陶瓷基板市场将持续增长。

未来几年,覆铜陶瓷基板市场将会呈现以下几个趋势:1. 产品性能的不断提升。

随着技术的不断进步,未来覆铜陶瓷基板的导热性能和电气性能将进一步提高,以满足高性能电路的需求。

2. 应用领域的拓展。

随着电动汽车、光伏发电等新兴行业的快速发展,覆铜陶瓷基板的应用领域将进一步拓展,市场规模将进一步扩大。

覆铜陶瓷基板研究

覆铜陶瓷基板研究

用于高功率发光二极管的覆铜陶瓷基板研究过去几年封装型发光二极管的功率密度增加了,同时模块的寿命要求亦增加了。

这样就带出了对改进基板导热性和可靠性的新要求,以超越标准FR4或绝缘金属基板。

覆铜陶瓷(DCB)基板提供了较低热阻并且已成功应用于高功率高压变频器和固态继电器。

DCB工艺DCB基板的制造是使用一种特别的热熔式粘合方法,一块已有一层薄氧化铜(氧化于热处理时或之前)的铜片与Al2O3陶瓷密贴并于1065℃至1085℃的温度下受热(图1和图2)。

图1 氧和氧化铜的共晶图2 DCB工艺共晶熔化体与陶瓷结合而铜片则仍然是固态。

Al2O3陶瓷的卓越湿性是基于以下反应:CuO + Al2O3 = Cu Al2O4以下的特性,使DCB能取代用于多芯片功率模块的传统物料。

尽管铜层相当厚(0.3mm),热膨胀系数仍然很低(7.2×10-6);铜具高抗剥强度(>50N/cm);由于厚铜片的高效率散热和铜直接接合于陶瓷,基板的热阻非常低;高机械和环境稳定性。

基板的横切面(图3)显示氧化铝(24 W/mK)与氮化铝基板(180W/mK)的紧密接触面。

图3 氧化铝(左图)和氮化铝切面动机预期灾难性故障比率和接面温度的相依性是众所周知和有案可稽的事实,并可于Arrhenius模型预见。

较高接面温度会导至流明降低,因而缩短模块的预期寿命。

制造优质发光二极管模块的主要方法是以较好封装以取得较低接面温度。

用适当组合的DCB基板之物料可加长装配发光二极管模块装的寿命和减少价格和寿命比。

氮化铝与薄氧化铝(0.25mm) DCB基板都同样可以对以上的挑战做出经济性和技术性的解决方案。

当我们考虑一套典型的5W高功率发光二极管封装和大约9mm?的接触面积(支持基板之金属片的接触),根据表一之顕示可容易计算出,就算是标准氧化铝陶瓷基板已经很足够,那就可以避免花费使用制定材料如Si3N4或氮化铝引致的成本增加。

根据几何条件热阻可大为降阺并较之传统IMS基板(75μm絶縁物厚和2.2W/mK传热度)低约60%。

2023年覆铜(DCB)陶瓷基板行业市场调查报告

2023年覆铜(DCB)陶瓷基板行业市场调查报告

2023年覆铜(DCB)陶瓷基板行业市场调查报告根据市场调研数据显示,覆铜(DCB)陶瓷基板行业在过去几年中取得了快速增长。

DCB陶瓷基板是一种具有高导热性和高电绝缘性能的材料,广泛应用于电力电子、半导体照明、电子通信等领域。

首先,DCB陶瓷基板在电力电子领域有着广泛的应用。

随着电力电子市场的不断扩大,电动汽车、太阳能光伏、风能发电等新能源行业的快速发展,对高功率和高可靠性的电力电子设备的需求也在不断增加。

DCB陶瓷基板由于其低热阻、高电绝缘性能以及优异的可靠性,成为了大功率模块领域的首选材料。

其次,DCB陶瓷基板在半导体照明领域也呈现出良好的发展势头。

随着LED照明技术的成熟和市场的不断扩大,DCB陶瓷基板由于其高导热性和电绝缘性能能够有效提高LED芯片的散热效果,提高LED的发光效率和寿命。

因此,DCB陶瓷基板在半导体照明领域的市场需求也在快速增长。

此外,DCB陶瓷基板在电子通信领域也有着广泛的应用。

随着5G通信的快速发展,通信设备对于高功率和高可靠性的电子元件的需求也在不断增加。

而DCB陶瓷基板由于其低热阻和高电绝缘性能,能够满足通信设备对于高功率模块的要求,提供稳定可靠的电路支持。

在市场竞争方面,目前DCB陶瓷基板行业存在较大的竞争压力。

国内外的许多知名企业都进入了DCB陶瓷基板市场,导致市场竞争激烈。

为了在竞争中立于不败之地,企业需要不断提高产品的质量和技术水平,降低产品的成本,提高产品的性价比,同时加大市场推广力度,提高市场占有率。

总体来看,DCB陶瓷基板行业市场前景广阔,随着电力电子、半导体照明、电子通信等领域的快速发展,对高功率和高可靠性的电子元件的需求也在不断增加。

但是,由于市场竞争激烈,企业需要不断提高产品的质量和技术水平,降低产品的成本,才能够在市场中获得竞争优势。

2023年陶瓷敷铜基板行业市场调研报告

2023年陶瓷敷铜基板行业市场调研报告

2023年陶瓷敷铜基板行业市场调研报告陶瓷敷铜基板是一种新型电路板,由于其具有优异的导热性能和高温稳定性能,在各种高端电子设备中得到了广泛的应用,如LED、太阳能电池、半导体器件等。

本文主要针对陶瓷敷铜基板行业进行市场调研分析。

一、行业概况陶瓷敷铜基板是一种采用高热导陶瓷材料作为基板,通过敷层沉铜技术形成导电层的电路板。

其主要特点是导热性能好、高温稳定、抗腐蚀性能强、导电性能稳定等。

目前,陶瓷敷铜基板主要应用于LED照明、半导体器件、汽车电子、通信设备等领域。

二、市场规模近年来,随着LED照明、半导体器件、汽车电子、通信设备等行业的快速发展,陶瓷敷铜基板市场呈现出快速增长的态势。

据相关数据,2019年全球陶瓷敷铜基板市场规模约为55亿美元,预计2025年将达到94亿美元,年均复合增长率约为9.3%。

三、市场热点1. 高热导陶瓷材料随着高端电子设备的不断升级,对陶瓷敷铜基板在导热性能方面的要求也越来越高。

因此,高热导陶瓷材料的研发和应用成为当前市场发展的一个热点。

2. 绿色环保陶瓷敷铜基板本身具有良好的抗腐蚀性和稳定性,不含有有害物质,因此在环保领域应用越来越广泛。

同时,随着全球环保意识的不断提升,对陶瓷敷铜基板的环保性能和生态可持续发展也成为一个研究重点。

3. 自主创新目前,国内陶瓷敷铜基板市场仍然被国外品牌所占据,国内企业要在市场竞争中获得更大的优势,就必须加强自主创新能力。

因此,研发新型材料、提高产品质量、优化生产工艺等方面的自主创新成为了当前市场的热点之一。

四、市场前景随着高端电子设备的不断普及和升级,陶瓷敷铜基板市场需求将保持持续增长的趋势。

同时,在政策支持、技术创新等方面的推动下,国内企业有望提高市场占有率,实现市场转型升级。

预计未来几年,陶瓷敷铜基板行业将保持持续快速增长的态势,具有广阔的市场前景。

五、结论陶瓷敷铜基板作为一种新型电路板,在高端电子设备领域有着广泛的应用前景。

尽管目前市场规模仍比较小,但随着技术的不断进步和国内企业的不断发展,市场前景十分广阔。

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用于高功率发光二极管的覆铜陶瓷基板研究
过去几年封装型发光二极管的功率密度增加了,同时模块的寿命要求亦增加了。

这样就带出了对改进基板导热性和可靠性的新要求,以超越标准FR4或绝缘金属基板。

覆铜陶瓷(DCB)基板提供了较低热阻并且已成功应用于高功率高压变频器和固态继电器。

DCB工艺
DCB基板的制造是使用一种特别的热熔式粘合方法,一块已有一层薄氧化铜(氧化于热处理时或之前)的铜片与Al2O3陶瓷密贴并于1065℃至1085℃的温度下受热(图1和图2)。

图1 氧和氧化铜的共晶
图2 DCB工艺
共晶熔化体与陶瓷结合而铜片则仍然是固态。

Al2O3陶瓷的卓越湿性是基于以下反应:CuO + Al2O3 = Cu Al2O4
以下的特性,使DCB能取代用于多芯片功率模块的传统物料。

尽管铜层相当厚(0.3mm),热膨胀系数仍然很低(7.2×10-6);
铜具高抗剥强度(>50N/cm);
由于厚铜片的高效率散热和铜直接接合于陶瓷,基板的热阻非常低;
高机械和环境稳定性。

基板的横切面(图3)显示氧化铝(24 W/mK)与氮化铝基板(180W/mK)的紧密接触面。

图3 氧化铝(左图)和氮化铝切面
动机
预期灾难性故障比率和接面温度的相依性是众所周知和有案可稽的事实,并可于Arrhenius模型预见。

较高接面温度会导至流明降低,因而缩短模块的预期寿命。

制造优质发光二极管模块的主要方法是以较好封装以取得较低接面温度。

用适当组合的DCB基板之物料可加长装配发光二极管模块装的寿命和减少价格和寿命比。

氮化铝与薄氧化铝(0.25mm) DCB基板都同样可以对以上的挑战做出经济性和技术性的解决方案。

当我们考虑一套典型的5W高功率发光二极管封装和大约9mm?的接触面积(支持基板之金属片的接触),根据表一之顕示可容易计算出,就算是标准氧化铝陶瓷基板已经很足够,那就可以避免花费使用制定材料如Si3N4或氮化铝引致的成本增加。

根据几何条件热阻可大为降阺并较之传统IMS基板(75μm絶縁物厚和2.2W/mK传热度)低约60%。

仔细观看功率的预测发展时(图4)可以看到,到2010年时,发光二极管功率可高达100W。

我们须了解这个并非全新封装问题。

这个需求是与传统电力电子一样。

因此,相同的比对结果–应用相同的解决方案。

图4 LED功率发展预测
图5 显示了功率密度和工作温度。

图5 功率密度和温度
我们参看三家主要发光二极管制造商的封装型高功率发光二极管之发展趋势(图6)。

推动设计师去设计一些可降低热阻的封装。

图6 LED功率和封装热阻的发展趋势
根据这些数据去推断,似乎进一步发展是把接面和金属片之间的热阻降低。

对于功率价值大于5W的LED 4K/W热阻值可于不久的将来达到。

对于晶粒直焊基板封装,基板本身已经是热管理的樽颈地带,这趋势会迫使基板作进一步改良。

发光二极管封装的热能特性
图7显示功率发光二极管封装的散热途径。

我们且不谈散热器而集中于RJ-B=RJ-S+RS-B的情况。

图7 热阻模拟
对于封装型发光二极管的研究,我们使用了Lumileds Luxeon V (数据取自公开数据单)以作模拟,同时视察了优化散热的布局模式之热分布结果。

材料是用一块铝覆铜基板1 mm Al / 75 μm绝缘介质/70 μm Cu (介质: 2,2 W / mK)。

边界条件是把散热器固定于摄氐20度。

至于晶粒直焊基板模拟,我们使用一个2x2mm的GaAs正方型体,使用的软件是IcePack。

图8 几何模型
封装型发光二极管的模拟结果
基板物料RB 的热阻显示了和绝缘物厚度的相依性(图9)。

在封装型发光二极管中,测量到最低值的静态基板热阻是0.3 K/W。

图9 模拟热阻(包括扩散)
封装内的温度分布显示了大多数的热能都分布在封装内的金属片上。

图10 结到基板的总热阻
因此参考整体热阻RJ-B显示出基板热阻的降低并未对发光二极管的芯片有很大的作用。

虽然温度有肯定性的减低,Rth跌幅并不很明显。

这是因为封装本身的热阻太高而即使基板的热阻降低却未能影响到整体结果。

图11 结到基板的总模拟热阻
当其封装的热阻要求再下降,封装型发光二极管的情况需重新评估。

CoB的模拟结果
与封装型的发光二极管比较,使用芯片直焊基板的方法显示出热力分布于不同的基板上有显著分别。

图12 CoB仿真结果(在0.25mm A1203上200μm铜,dTmax=7.4℃)
图13 CoB仿真结果(在IMS上75μm铜,dTmax=22.8℃,结到基板热阻) 由模拟结果可见,DCB基板提供可收到低热阻的可能性。

上述的2.4 K/W是一个最小互连层热阻的理想方案。

于真实情况,焊料层和/或黏合层都增加以上数值。

有别于封装型的类别,晶粒直焊基板的方法可以把芯片紧密固定。

散热和动态反应
像一些寿命短的产品如闪光灯需要较一般大三倍的电流来驱动发光二极管,DCB 基板的高热容量特性对于此种产品会有益处。

图14 LED的PW M亮度调节方法
另外,较为广泛使用的发光二极管的亮度调节方法是脉波宽度调变方式,(如图所显示的PW M)。

使用这种方法发光二极管的开关是一个高频率的指定工作周期,肉眼只觉得光是暗了而察觉不到其周期。

这个过程意味着热管理的需求。

封装型发光二极管一般都用散热金属片,晶粒直焊基板封装需提供足够热容量以提供此操作模式使用。

厚铜片的散热效能可进一步改进散热性能,这能以一个实际的测量和/或作出有限元素模拟。

从模拟中可以清楚看到较厚的DCB铜片的效应。

当中显示出散热方法是围绕芯片作同心分布。

图15 标准彩色图
图16 带厚铜片的氧化铝基板
这样的散热方法增加了散热的面积。

某些氧化铝基板/和厚铜片构成的组合甚至可以比美氮化铝DBC 的热性能。

在数值上,静态热阻当和其它基板物料比较时会有所下降,动态热性能同时也显示了增加热容量的效应。

图17 在DCB和IMS上的CoB的动态性能
可靠性的考虑–热膨胀率
不同于封装型发光二极管,晶粒直焊基板封装就需考虑到热-机械兼容性的需求。

任何刚性之互连层(例如焊料层)两面的不同之热膨胀率于会对互连层产生应力,当物料的弹性和刚性决定可靠性,较多应力就必定会减低连结的可靠性。

由于允许最高接面温度的提升,这情况便转为如同功率电子的可靠性问题。

增加40℃,铜片与GaAs 的不同热膨胀系数(16.5-5.5)会使芯片和基板有约440ppm长度不匹配的问题。

这就是大功率电子领域里众所周知的问题,这里有三个可能的方案:
1. 使用匹配的物料以减低热膨胀系数的差别
2. 减低整体温度
3. 使用非刚性接触面物料
用氧化铝DCB作为材料的热膨胀系数约为7.2 ppm/K,这数值视其实际结构而定。

因此该物料可于纯铜或铝散热器和半导体芯片之间提供匹配的材料。

图18 不同的热膨胀率对功率的影响
改善DCB于功率发光二极管应用
现时DCB可达到的pitch数值只限于200-250μm。

由于有些发光二极管芯片制造商依頼倒装芯片技
术,用于DCB的芯片直焊基板封装仍需作进一步发展。

首次以变更结构化技术的目标是使DCB绝缘间隙在100μm. 的范围。

研发需进一进行于芯片焊接的精确几何对准。

图19 铜表面的装版标记
结语
DCB基板于功率发光二极管领域的未来设计提供一个引人注意的方案。

由于现时的封装型功率发光二极管具高热阻,所以基板的改进不能带出重大的益处。

但是,未来发光二极管的封装与多芯片直焊基板方法可受益于DCB基板的性能。

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