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陶瓷基板是一种比较具有发展潜力的材料

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2019-7-25     浏览次数:    
  现在,跟着国内外LED行业向高功率、高密度、大功率等方向展开,从2017到2018就可以看出陶瓷基板,整体国内LED有了突飞猛进的停顿,功率也是越来越大,开发功能优越的散热材料已成为处理LED散热问题的当务之急。一般来说,LED发光功率和运用寿数会随结温的添加而下降,当结温到达125℃以上时,LED以至会呈现失效。为使LED结温坚持在较低温度下,必需选用高热导率、低热阻的散热基板材料和合理的封装工艺,以下降LED整体的封装热阻。
  现阶段常用基板材料有Si、金属及金属合金材料、陶瓷和复合材料等,它们的热缩短系数与热导率如下表所示。其间Si材料本钱高;金属及金属合金材料的固有导电性、热缩短系数与芯片材料不匹配;陶瓷材料难加工等缺陷,均很难一起满意大功率基板的各种功能恳求。
  功率型LED封装技术展开至今,可供选用的散热基板主要有环氧树脂覆铜基板、金属基覆铜基板、金属基复合基板、陶瓷覆铜基板等。
  环氧树脂覆铜基板是传统电子封装中使用最遍及的基板。它起到支撑、导电和绝缘三个作用。其主要特性有:本钱低、较高的耐吸湿性、密度低、易加工、易完成微细图形电路、合适大范围消费等。但由于FR-4的基底材料是环氧树脂,有机材料的热导率低,耐高温性差,因此FR-4不能顺应高密度、高功率LED封装恳求,一般只用于小功率LED封装中。
  金属基覆铜基板是继FR-4后呈现的一种新式基板。它是将铜箔电路及高分子绝缘层通过导热粘结材料与具有高热导系数的金属、底座直接粘结制得,其热导率约为1.12 W/m·K,相比FR-4有较大的前进。由于具有优良的散热性,它已成为现在大功率LED散热基板市场上使用最遍及的产品。但也有其固有的缺陷:高分子绝缘层的热导率较低,只要0.3 W/m·K,引起热量不能很好的从芯片直接传到金属底座上;金属Cu、Al的热缩短系数较大,可能构成比拟严重的热失配问题。
  金属基复合基板最具代表性的材料是铝碳化硅。铝碳化硅是将SiC陶瓷的低缩短系数和金属Al的高导热率别离在一同的金属基复合材料,它归纳了两种材料的优点,具有低密度、低热缩短系数、高热导率、高刚度等一系列优良特性。AlSiC的热缩短系数可以通过改动SiC的含量来加以调试,使其与相邻材料的热缩短系数相匹配,从而将两者的热应力减至最小。
  陶瓷基板材料常见的主要有Al2O3、氮化铝、SiC、BN、BeO、Si3N4等,与其他基板材料相比,陶瓷基板在机械性质、电学性质、热学性质具有以下特性:
  (1)机械功能。机械强度,能用作为支持构件;加工性好,尺寸精度高;外表光滑,无微裂纹、曲折等。
  (2)热学性质。导热系数大,热缩短系数与Si和GaAs等芯片材料相匹配,耐热功能良好。
  (3)电学性质。介电常数低,介电损耗小,绝缘电阻及绝缘毁坏电高,在高温、高湿度条件下功能安稳,可靠性高。
  (4)其他性质。化学安稳性好,无吸湿性;耐油、耐化学药品;无毒、无公害、α射线放出量小;晶体构造安稳,在运用温度范围内不易发作变化;原材料资源丰厚。

  陶瓷基板长期以来,Al2O3和BeO陶瓷是大功率封装两种主要基板材料。但这两种基板材料都固有缺陷,Al2O3的热导率低,热缩短系数与芯片材料不匹配;BeO固然具有优秀的归纳功能,但消费本钱较高和有剧毒。因此,从功能、本钱和环保等方面思索,这两种基板材料均不能作为今后大功率LED器件展开最理想材料。氮化铝陶瓷具有高热导率、高强度、高电阻率、密度小、低介电常数、无毒、以及与Si相匹配的热缩短系数等优良功能,将逐渐取代传统大功率LED基板材料,成为今后最具展开出路的一种陶瓷基板材料。



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