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DPC陶瓷基板,轻松搞定VCSEL散热

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2019-7-4     浏览次数:    
  咱们知道iPhone X红外点阵投影器经过选用VCSEL(垂直腔面发射激光器)配合自动式衍射光学元件和折叠光学元件得以实现。咱们在研讨这款点阵投影器的封装结构时发现:其中VCSEL芯片安装在一块氮化铝原料的DPC陶瓷基板上,氮化铝基板又贴装于一个HTCC陶瓷基座底部。自动式衍射光学元件的电极和陶瓷基板中的IC经过组件侧方的金属连接器相连。这种十分共同的装配计划获得了最优化的热管理性能。苹果iPhone X泛光照明器和ToF挨近传感器则坐落主扬声器上方,选用光学式LGA封装,如下图所示。泛光照明器选用了近红外VCSEL芯片,亦贴装于一块氮化铝原料的DPC陶瓷基板上,经过发射辅佐红外光,确保系统在暗光甚至漆黑环境中正常运行。


DPC陶瓷


  经过上述解剖,咱们发现其2颗大功率VCSEL芯片均封装在高导热氮化铝原料的DPC陶瓷基板上。咱们认为选用这种共同的封装方式是根据以下两点:其一,3D感测用VCSEL芯片是垂直结构,功率均在1W以上,但光电转化功率只要大约30%,大部分变成了热,需求赶快发散出去;其次,VCSEL芯片功率密度很高,需求考虑芯片和基板热膨胀失配导致的应力问题。因而,实现高效散热、热电分离及热膨胀系数匹配成为VCSEL元件封装基板选择的重要考量。那什么是DPC陶瓷基板?它相较于常用的FR-4和铝基板/铜基板又有哪些特性呢?前期LED芯片的功率不高(<0.5W),自身的发热量有限,散热计划简单易行。但随着功率的不断提升,散热逐步成了一大应战。以现在的LED发光功率,输入的功率只要15%~20%转换成光,VCSEL的光功率一般也只要30%左右,其它都转换成热,这些热如果不能及时散掉,将使晶元温度过高而影响其发光功率及运用寿命。因而如何降温成了一个相当重要的热管理课题。 现在基板资料有:1、玻纤板铜箔印刷电路板(PCB板)2、金属芯印刷电路板(metal core PCB)一般用铝基板或铜基板3、陶瓷基板(氧化铝/氮化铝)

  陶瓷基板按制造工艺分为:LTCC陶瓷基板(Low-Temperature Co-fired Ceramic)HTCC陶瓷基板(High-Temperature Co-fired Ceramic)DBC陶瓷基板(Direct Bonded Copper)DPC陶瓷基板(Direct Plate Copper)厚膜丝印陶瓷基板1.LTCC陶瓷基板 陶瓷料中含有很多玻璃相,其热导率降至2~3 W/(m·K),与现有铝基板比较没有太大优势,在商场上已根本被DPC陶瓷基板取代了。2.HTCC陶瓷基板 又称为高温共烧多层陶瓷基板,出产制造进程与LTCC极为相似,首要的差异在于HTCC的陶瓷粉末并无加入玻璃资料,因而HTCC必须在高温1300~1600℃环境下枯燥硬化成生胚,接着同样钻上导通孔,以网版印刷技术填孔与印制线路。因其共烧温度较高,使得金属导体资料的选择受限,其首要资料为熔点较高但导电性能较差的钨、钼、锰等金属,最终再叠层烧结成型。3.DBC直接接合铜基板 经由高温1065~1085℃的环境加热,使铜金属因高温氧化、扩散与氧化铝原料发生共晶熔体(Eutectic)。正反面线路不导通,金属铜厚的下限要求在150~300 um之间,并且制造进程对工艺、设备要求高,后处理较为杂乱、成本高。4.DPC亦称为直接镀铜基板 陶瓷料中含有很多玻璃相,其热导率降至2~3 W/(m·K),与现有铝基板比较没有太大优势,在商场上已根本被DPC陶瓷基板取代了。5.厚膜丝印陶瓷基板 运用网版印刷技术,在陶瓷基体上做填孔及印刷线路,电极可运用银、铜等金属浆料,放置于850~900℃烧结炉中使金属浆料烧结成型。

  DPC陶瓷基板具有线路高精度与高外表平整度的特性,结合高导热陶瓷基体,是最适合高功率且小尺寸LED、DFB、VCSEL等光源开展需求的散热基板。 国内凯昶德,可做板厚0.25mm或0.38mm,65μm铜厚,最小线宽0.2mm ,最小线距:0.12mm,最小孔径0.07-0.09mm的DPC陶瓷基板;而晶品则可做板厚0.2mm或0.38mm,最小线宽0.12mm,最小线距0.1mm,最小孔径0.1mm,铜厚薄至16μm, 线路外表粗糙度小于0.3μm的DPC陶瓷基板。具有相关技术的还有台湾一诠、同欣,日本京瓷等。随着商场对VCSEL等高功率器件需求的成倍增加,DPC陶瓷基板作为高散热、高可靠、低成本封装的极佳解决计划,必将获益于商场迸发带来的盈利,迎来极佳商场机遇期。
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