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陶瓷電路板LED封裝領(lǐng)域中的比較

文章來源：PCB time作者：鄧靈芝查看手機(jī)網(wǎng)址

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人氣：5838發(fā)布日期：2017-06-23 12:24【大中小】

陶瓷電路板陶瓷基金屬化基板擁有良好的熱學(xué)和電學(xué)性能，是功率型LED封裝、紫光、紫外的極佳材料，特別適用于多芯片封裝(MCM)和基板直接鍵合芯片(COB)等的封裝結(jié)構(gòu)。

一、陶瓷材料的比較

1. 塑料和陶瓷材料的比較

以環(huán)氧樹脂為代表的塑料材料具有經(jīng)濟(jì)性特點(diǎn)，在電子市場(chǎng)的應(yīng)用非常廣泛，然而隨著社會(huì)進(jìn)步對(duì)許多特殊領(lǐng)域如高溫、線膨脹系數(shù)、氣密性、穩(wěn)定性、機(jī)械性能等方面要求的提高，塑料材料無法滿足新的市場(chǎng)要求。

陶瓷材料以其電阻高，高頻特性突出，且具有熱導(dǎo)率高、化學(xué)穩(wěn)定性佳、熱穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于不同厚膜、薄膜或和電路的基板材料，還可以用作絕緣體，在熱性能要求苛刻的電路中做導(dǎo)熱通路以及用來制造各種電子元件。

2.氮化鋁與氧化鋁陶瓷基板的比較

氮化鋁陶瓷基板具有兩大優(yōu)點(diǎn)，一個(gè)是高的熱導(dǎo)率，二是與硅相匹配的膨脹系數(shù)。缺點(diǎn)在于氧化層會(huì)對(duì)熱導(dǎo)率產(chǎn)生影響，對(duì)材料和工藝的要求較高。目前我國(guó)對(duì)大規(guī)模的氮化鋁生產(chǎn)技術(shù)不夠成熟，價(jià)格也比氧化鋁高。

氧化鋁陶瓷基板是電子工業(yè)中最常用的基板材料，因?yàn)樵跈C(jī)械、熱、電性能上相對(duì)于大多數(shù)其他氧化物陶瓷，強(qiáng)度及化學(xué)穩(wěn)定性高，且原料來源豐富，適用于各種各樣的技術(shù)制造以及不同的形狀。

二、基板種類及特性

市面上陶瓷散熱基板種類大多分為HTCC、LTCC、DBC、DPC，而斯利通品牌擁有獨(dú)創(chuàng)的LAM（Laser Activation Metallization）即激光快速活化金屬化技術(shù)。

1.HTCC和LTCC

HTCC屬于較早期發(fā)展的技術(shù)，但由于燒結(jié)溫度較高使其電極材料的選擇受限，且制作成本相對(duì)昂貴，這些因素促使LTCC的發(fā)展，LTCC雖然將共燒溫度降至約850℃，但具有尺寸精確度、產(chǎn)品強(qiáng)度等不易控制的缺點(diǎn)。

2.DBC和DPC

直接敷銅（Direct Bonded Copper，DBC）技術(shù)是主要是基于Al2O3陶瓷基板發(fā)展起來的陶瓷表面金屬化技術(shù)，后來又應(yīng)用于AlN陶瓷。在大功率電力半導(dǎo)體模塊、太陽能電池板組件、汽車電子、航天航空及軍用電子組件、智能功率組件等領(lǐng)域獲得較為成功的應(yīng)用。

薄膜法（DPC）是微電子制造中進(jìn)行金屬膜沉積的主要方法，主要用蒸發(fā)、磁控濺射等面沉積工藝進(jìn)行基板表面金屬化，先是鈦，鉻然后再是銅顆粒，最后電鍍?cè)龊?，適用于絕大部分陶瓷基板。集成電路(IC)蝕刻制造工藝作為晶片級(jí)制造技術(shù)，雖然能夠輕松完成高精度的微電子甚至納電子器件的制造，但是，其制造設(shè)備昂貴、高真空條件、生產(chǎn)流程長(zhǎng)、制造工藝復(fù)雜、價(jià)格高昂，不適于大批量快速制造。

3.LAM

LAM技術(shù)是斯利通品牌自主研發(fā)的激光快速活化金屬化技術(shù)，利用激光將金屬和陶瓷同時(shí)活化，讓二者牢固的長(zhǎng)在一起。LAM技術(shù)能通過激光技術(shù)在氧化鋁，氮化鋁，氧化鋯，玻璃，石英上面做金屬線路，做出來的產(chǎn)品表面平整度在0.1um左右，覆銅厚度可以根據(jù)客戶要求在1μm～1mm間定制，線寬，線徑可以做到20um。

三、斯利通較傳統(tǒng)基板的優(yōu)勢(shì)

1.更高的熱導(dǎo)率

熱導(dǎo)率代表了基板材料本身直接傳導(dǎo)熱能的一種能力，數(shù)值愈高代表其散熱能力愈好。傳統(tǒng)的金屬基板具有較好的熱導(dǎo)率，但因金屬的導(dǎo)電性需要絕緣層，而絕緣層的導(dǎo)熱率只有1.0W/m.K.左右，大大影響了總體的熱導(dǎo)率。陶瓷基板具有絕緣性，無需使用絕緣層，熱導(dǎo)率整體很高。

2.更匹配的熱膨脹系數(shù)

正常開燈時(shí)溫度高達(dá)80℃~90℃，溫度承受不住會(huì)導(dǎo)致焊接不牢。一般的燈是0.1w，0.3w，0.5w，對(duì)于1w，3w，5w，的燈時(shí)，PVC承受不住。陶瓷和芯片的熱膨脹系數(shù)接近，不會(huì)在溫差劇變時(shí)產(chǎn)生太大變形導(dǎo)致線路脫焊，內(nèi)應(yīng)力等問題。

3.更好的結(jié)合力

傳統(tǒng)的DBC、DPC等技術(shù)會(huì)產(chǎn)生金屬層脫落等現(xiàn)象，斯利通具有自主研發(fā)的LAM技術(shù)，激光技術(shù)下的金屬層與陶瓷基板的結(jié)合強(qiáng)度高，最大可以達(dá)到45MPa（大于1mm厚陶瓷片自身的強(qiáng)度）。

4.導(dǎo)電層厚度在1μm～1mm內(nèi)任意定制

傳統(tǒng)的DBC技術(shù)只能制造100μm～600μm厚的導(dǎo)電層；傳統(tǒng)的DBC技術(shù)做﹤100μm時(shí)生產(chǎn)溫度太高會(huì)融化，做﹥600μm時(shí)銅層太厚，銅會(huì)流下去導(dǎo)致產(chǎn)品邊緣模糊。DPC技術(shù)國(guó)內(nèi)能做到300um就很不錯(cuò)了。

斯利通的導(dǎo)電層厚度在1μm～1mm內(nèi)任意定制，精度很準(zhǔn)。

5.高密度組裝

傳統(tǒng)厚膜技術(shù)最大L/S分辨率僅100μm，耐焊性差，鋁-錳法最大L/S分辨率僅100μm，且Mo、Mn本身導(dǎo)電性并不好。

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