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陶瓷電路板LED封裝領域中的比較

文章來源：PCB time作者：鄧靈芝查看手機網址

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人氣：5425發布日期：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和電學性能，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)等的封裝結構。

一、陶瓷材料的比較

1. 塑料和陶瓷材料的比較

以環氧樹脂為代表的塑料材料具有經濟性特點，在電子市場的應用非常廣泛，然而隨著社會進步對許多特殊領域如高溫、線膨脹系數、氣密性、穩定性、機械性能等方面要求的提高，塑料材料無法滿足新的市場要求。

陶瓷材料以其電阻高，高頻特性突出，且具有熱導率高、化學穩定性佳、熱穩定性等優點，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點，一個是高的熱導率，二是與硅相匹配的膨脹系數。缺點在于氧化層會對熱導率產生影響，對材料和工藝的要求較高。目前我國對大規模的氮化鋁生產技術不夠成熟，價格也比氧化鋁高。

氧化鋁陶瓷基板是電子工業中最常用的基板材料，因為在機械、熱、電性能上相對于大多數其他氧化物陶瓷，強度及化學穩定性高，且原料來源豐富，適用于各種各樣的技術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創的LAM（Laser Activation Metallization）即激光快速活化金屬化技術。

1.HTCC和LTCC

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

2.DBC和DPC

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

薄膜法（DPC）是微電子制造中進行金屬膜沉積的主要方法，主要用蒸發、磁控濺射等面沉積工藝進行基板表面金屬化，先是鈦，鉻然后再是銅顆粒，最后電鍍增厚，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制造技術，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，其制造設備昂貴、高真空條件、生產流程長、制造工藝復雜、價格高昂，不適于大批量快速制造。

3.LAM

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

三、斯利通較傳統基板的優勢

1.更高的熱導率

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

2.更匹配的熱膨脹系數

正常開燈時溫度高達80℃~90℃，溫度承受不住會導致焊接不牢。一般的燈是0.1w，0.3w，0.5w，對于1w，3w，5w，的燈時，PVC承受不住。陶瓷和芯片的熱膨脹系數接近，不會在溫差劇變時產生太大變形導致線路脫焊，內應力等問題。

3.更好的結合力

傳統的DBC、DPC等技術會產生金屬層脫落等現象，斯利通具有自主研發的LAM技術，激光技術下的金屬層與陶瓷基板的結合強度高，最大可以達到45MPa（大于1mm厚陶瓷片自身的強度）。

4.導電層厚度在1μm～1mm內任意定制

傳統的DBC技術只能制造100μm～600μm厚的導電層；傳統的DBC技術做﹤100μm時生產溫度太高會融化，做﹥600μm時銅層太厚，銅會流下去導致產品邊緣模糊。DPC技術國內能做到300um就很不錯了。

斯利通的導電層厚度在1μm～1mm內任意定制，精度很準。

5.高密度組裝

傳統厚膜技術最大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本身導電性并不好。