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未来功率型的LED将会采用DPC陶瓷基板

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2019-7-12     浏览次数:    
  随着LED封装向薄型化及低本钱化方向开展,板上芯片(COB)封装技术逐渐兴起。目前,COB封装基板大多运用金属芯印刷电路板,高功率LED封装大多采用此种基板,其价钱介于中、高价位间。
  当前消费上通用的大功率LED散热基板,其绝缘层导热系数极低,而且由于绝缘层的存在,使得其无法接受高温焊接,限制了封装构造的优化,不利于LED散热。
  如何进步环氧绝缘层的导热系数成为现阶段铝基板的研讨热点。目前采用的是一种掺有高热传导性无机填充物(比方陶瓷粉末)的改性环氧树脂或环氧玻璃布黏结片,经过热压把铜箔、绝缘体以及铝板黏结起来。目前国际上曾经开发出一种“全胶铝基板”,采用全胶的铝基板的热阻能够做到0.05K/W。此外,我国台湾的一家公司最近开发出一品种钻碳资料DLC,并将其应用于高亮度LED封装铝基板的绝缘层。DLC有许多优越的资料特性:高热传导率、热平均性与高资料强度等。因而,以DLC取代传统金属基印刷电路板(MCPCB)的环氧树脂绝缘层,有望极大进步MCPCB的热传导率,但其实践运用效果还有待市场考验。

  一种性能更好的铝基板是直接在铝板上生成绝缘层,然后印制电路。采用这种办法的最大优点是分离力强,而且导热系数高达2.1W/(m·K)。但这种铝基板的加工制造过程复杂、本钱高,而且,金属铝的热收缩系数与芯片资料相差较大,器件工作时热循环常会产生较大应力,最终可能招致失效,因而在实践应用中较少采用。


<a href='/' style='color:blue;'>DPC陶瓷</a>基板


  硅基封装基板:面临应战良品率低于60%
  硅基板在绝缘层、金属层、导通孔的制备方面都面临应战,良品率不超越60%。
  以硅基资料作为LED封装基板技术,近几年逐步从半导体业界引进到LED业界。硅基板的导热性能与热收缩性能都标明了硅是与LED较匹配的封装资料。硅的导热系数为140W/m·K,应用于LED封装时,所形成的热阻只要0.66K/W;而且硅基资料已被大量应用在半导体制程及相关封装范畴,所触及相关设备及资料已相当成熟。因而,若将硅制造成LED封装基板,容易构成量产。
  不过,LED硅基板封装仍有许多技术问题。例如,资料方面,硅材容易碎裂,且机构强度也有问题。构造方面,硅虽然是优秀导热体,但绝缘性不良,必需做氧化绝缘处置。此外,其金属层需采用溅镀分离电镀的方式制备,导电孔需采用腐蚀的办法进行。总体看来,绝缘层、金属层、导通孔的制备都面临应战,良品率不高。目前虽有一些台湾企业开发出LED硅基板并量产,但良品率不超越60%。
  陶瓷封装基板:提升散热效率满足高功率LED需求
  配合高导热的陶瓷基体,DPC显著提升了散热效率,是最合适高功率、小尺寸LED开展需求的产品。
  陶瓷散热基板具有新的导热资料和新的内部构造,补偿了铝金属基板所具有的缺陷,从而改善基板的整体散热效果。目前可用作散热基板的陶瓷资料中,BeO固然导热系数高,但其线收缩系数与硅(Si)相差很大,且制造时有毒,限制了本身的应用;BN具有较好的综合性能,但作为基板资料,没有突出的优点,而且价钱昂贵,目前只是处于研讨和推行中;碳化硅(SiC)具有高强度和高热导率,但其电阻和绝缘耐压值较低,金属化后键合不稳定,会惹起热导率和介电常数的改动,不宜作为绝缘性封装基板资料。Al2O3陶瓷基片虽是目前产量最多、应用最广的陶瓷基片,但由于其热收缩系数相对Si单晶偏高,招致Al2O3陶瓷基片并不太合适在高频、大功率、超大范围集成电路中运用。A1N晶体具有高热导率,被以为是新一代半导体基板和封装的理想资料。
  AlN陶瓷资料从20世纪90年代开端得到普遍地研讨而逐渐开展起来,是目前普遍以为很有开展前景的电子陶瓷封装资料。AlN陶瓷基板的散热效率是Al2O3基板的7倍之多,AlN基板应用于高功率LED的散热效益显著,进而大幅提升LED的运用寿命。AlN基板的缺陷是即便外表有十分薄的氧化层也会对热导率产生较大影响,只要对资料和工艺进行严厉控制才干制造出分歧性较好的AlN基板。目前大范围消费AlN还不成熟,相较于目前应用普遍的Al2O3基板,AlN基板的本钱约为Al2O3基板的3~5倍。但将来若能量产,AlN基板的本钱可快速降落,届时散热效益强大的AlN基板将有时机取代Al2O3基板。
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