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LED封装领域中陶瓷基板的比较

       陶瓷电路板陶瓷基金属化基板拥有良好的热学和电学性能,是功率型LED封装、紫光、紫外的极佳材料,特别适用于多芯片封装(MCM)和基板直接键合芯片(COB)等的封装结构。

        一、陶瓷材料的比较

        1.塑料和陶瓷材料的比较以环氧树脂为代表的塑料材料具有经济性特点,在电子市场的应用非常广泛,然而随着社会进步对许多特殊领域如高温、线膨胀系数、气密性、稳定性、机械性能等方面要求的提高,塑料材料无法满足新的市场要求。陶瓷材料以其电阻高,高频特性突出,且具有热导率高、化学稳定性佳、热稳定性等优点,被广泛用于不同厚膜、薄膜或和电路的基板材料,还可以用作绝缘体,在热性能要求苛刻的电路中做导热通路以及用来制造各种电子元件。

       2.氮化铝与氧化铝陶瓷基板的比较氮化铝陶瓷基板具有两大优点,一个是高的热导率,二是与硅相匹配的膨胀系数。缺点在于氧化层会对热导率产生影响,对材料和工艺的要求较高。目前我国对大规模的氮化铝生产技术不够成熟,价格也比氧化铝高。氧化铝陶瓷基板是电子工业中最常用的基板材料,因为在机械、热、电性能上相对于大多数其他氧化物陶瓷,强度及化学稳定性高,且原料来源丰富,适用于各种各样的技术制造以及不同的形状。

       二、基板种类及特性市面上陶瓷散热基板种类大多分为HTCC、LTCC、DBC、DPC,而斯利通品牌拥有独创的LAM(LaserActivationMetallization)即激光快速活化金属化技术。

       1.HTCC和LTCCHTCC属于较早期发展的技术,但由于烧结温度较高使其电极材料的选择受限,且制作成本相对昂贵,这些因素促使LTCC的发展,LTCC虽然将共烧温度降至约850℃,但具有尺寸精确度、产品强度等不易控制的缺点。

       2.DBC和DPC直接敷铜(DirectBondedCopper,DBC)技术是主要是基于Al2O3陶瓷基板发展起来的陶瓷表面金属化技术,后来又应用于AlN陶瓷。在大功率电力半导体模块太阳能电池板组件汽车电子航天航空及军用电子组件、智能功率组件等领域获得较为成功的应用。薄膜法(DPC)是微电子制造中进行金属膜沉积的主要方法,主要用蒸发、磁控溅射等面沉积工艺进行基板表面金属化,先是钛,铬然后再是铜颗粒,最后电镀增厚,适用于绝大部分陶瓷基板。集成电路(IC)蚀刻制造工艺作为晶片级制造技术,虽然能够轻松完成高精度的微电子甚至纳电子器件的制造,但是,其制造设备昂贵、高真空条件、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。

       3.LAM技术是斯利通品牌自主研发的激光快速活化金属化技术,利用激光将金属和陶瓷同时活化,让二者牢固的长在一起。LAM技术能通过激光技术在氧化铝,氮化铝,氧化锆,玻璃,石英上面做金属线路,做出来的产品表面平整度在0.1um左右,覆铜厚度可以根据客户要求在1μm~1mm间定制,线宽,线径可以做到20um。

       三、斯利通较传统基板的优势

       1.更高的热导率热导率代表了基板材料本身直接传导热能的一种能力,数值愈高代表其散热能力愈好。传统的金属基板具有较好的热导率,但因金属的导电性需要绝缘层,而绝缘层的导热率只有1.0W/m.K.左右,大大影响了总体的热导率。陶瓷基板具有绝缘性,无需使用绝缘层,热导率整体很高。

       2.更匹配的热膨胀系数正常开灯时温度高达80℃~90℃,温度承受不住会导致焊接不牢。一般的灯是0.1w,0.3w,0.5w,对于1w,3w,5w,的灯时,PVC承受不住。陶瓷和芯片的热膨胀系数接近,不会在温差剧变时产生太大变形导致线路脱焊,内应力等问题。

       3.更好的结合力传统的DBC、DPC等技术会产生金属层脱落等现象,斯利通具有自主研发的LAM技术,激光技术下的金属层与陶瓷基板的结合强度高,最大可以达到45MPa(大于1mm厚陶瓷片自身的强度)。

       4.导电层厚度在1μm~1mm内任意定制传统的DBC技术只能制造100μm~600μm厚的导电层;传统的DBC技术做﹤100μm时生产温度太高会融化,做﹥600μm时铜层太厚,铜会流下去导致产品边缘模糊。DPC技术国内能做到300um就很不错了。斯利通的导电层厚度在1μm~1mm内任意定制,精度很准。

       5.高密度组装传统厚膜技术最大L/S分辨率仅100μm,耐焊性差,铝-锰法最大L/S分辨率仅100μm,且Mo、Mn本身导电性并不好。斯利通可以达到20μm,从而实现设备的短、小、轻、薄化。

       6.三维基板、三维布线三维基板、三维布线是斯利通产品的独特技术,其他的各种工艺都不能做到在三维陶瓷上做线路,而且蚀刻更困难,斯利通的工艺可以省略这些,市场独有。

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