陶瓷電路板LED封裝領域中的比較
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。
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