高功率LED封装技术的发展与趋势,仍朝低热阻、高可靠度、高出光率、长寿命、易加工、小尺寸及低成本等方向持续不断地改进。陶瓷封装凭借其独特的耐高温与不易劣化等特性,始终在高功率LED市场占据着一席之地。
在向LED功率器件封装领域的推广过程中,LTCC/HTCC厚膜线路陶瓷基板的固有缺点显露无遗,使得这种封装形式在LED领域如昙花一现般快速没落,2012年左右即快速退出了市场,取而代之是一种平板型的DPC陶瓷基板,其典型供应商有中国的斯利通。
平板型DPC陶瓷基板是一种结合薄膜线路与电镀制程的技术,在薄膜金属化的陶瓷板上采用影像转移方式制作线路,再采用穿孔电镀技术形成高密度双面布线间的垂直互连。
平板型DPC陶瓷基板尽管在LED领域得到广泛应用,但薄膜线路采用的黄光微影技术只能在平板上进行布线,其工艺局限性使得它们不能在陶瓷基板上做出三维密封腔室,无法实现LED功率器件的三维气密封装,满足高气密性、高真空度或惰性气体填充等特殊要求。
为实现气密封装,DPC陶瓷基板一般采用注塑的方式实现密封胶填充和成型,技术要求高,工艺流程复杂,注塑设备昂贵,这也限制了薄膜线路陶瓷基板在功率器件领域的广泛应用。
鉴于现有基板在功率器件封装领域的应用缺陷,斯利通经过潜心研发,突破了陶瓷-金属3D成型技术,推出了含金属密封腔体的3D成型DPC陶瓷基板,以满足现有功率器件封装技术的发展需要。
斯利通3D成型DPC陶瓷基板,其线路层仍然保留了薄膜线路陶瓷基板特有的高解析度、高平整度及高可靠垂直互联等技术优势,且在陶瓷基板表面一体成型获得金属密封腔,形成陶瓷-金属3D密封结构。
该技术既消除了LTCC/HTCC等厚膜基板尺寸精度不高,线路粗糙等缺陷,也弥补了现有薄膜基板无法制作3D封装腔体的缺陷,且基体可以根据封装需要,在高导热氮化铝、高强度氮化硅、高纯氧化铝等不同陶瓷材质中任意选择,工艺一致性好,成本低,为高可靠,高功率及小型化LED功率器件的封装提供了更广阔的解决方案。
国内市场上主要采用传统白光LED封装技术,其封装材料含有有机材质,尽管采用了陶瓷基板作为芯片支撑,但透明出光材料仍为硅胶和环氧树脂等。这类有机材料是影响UVLED寿命和可靠性的关键,使得器件无法实现气密封装,导致LED信赖性中冷热循环实验中存在巨大风险。
斯利通推出的3D成型DPC陶瓷基板则为彻底去除有机封装材料提供了最佳解决方案。陶瓷基板与金属围坝一体成型,形成密封腔体,无连接界面,气密性高,防水性好;金属围坝的形状可以任意设计,围坝顶部可制备出定位台阶,便于精确放置玻璃透镜;根据器件气密性要求,围坝与透镜的连接,或采用焊接或采用粘结都非常方便;3D成型DPC陶瓷基板可以整片制造,具有工艺一致性高,成本低,制造周期短,无模具开发费用等优点,非常适用于大规模自动化生产。
市场上目前推出的LTCC/HTCC陶瓷基板,其固晶区均采用厚膜丝印技术,线路解析度及表面粗糙度无法达成芯片倒装共晶的要求,而斯利通推出的3D成型基板,其线路层采用的是薄膜工艺,完全契合了芯片倒装共晶的工艺要求,配以玻璃盖板金属封焊技术,可实现全无机倒装共晶封装,是目前最适合于UV-CLED封装的基板解决方案。
此外,鉴于其良好的密封性、导热性、耐热性、绝缘性、高频特性及低热膨胀系数等优点,斯利通推出的3D成型DPC陶瓷基板,已在SiC、GaN基第三代光电及半导体功率器件、光纤通讯、5G射频模块、大功率微波器件、光伏模组、MEMS传感器等封装领域中得到了广泛应用,拥有广阔的市场前景。
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