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陶瓷基板:是LED封裝的好選擇
陶瓷基板:是LED封裝的好選擇
合明科技
發(fā)布時間:2023-12-08
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Tags:
COB LED 載板
DPC陶瓷基板
共晶(eutectic)制程
在LED的封裝領(lǐng)域,陶瓷散熱基板是個奇怪的名詞,因為陶瓷基板所發(fā)揮的功用并不是散熱,它只是當(dāng)作芯片的載具,以及熱的傳輸路徑之一而已,真正的散熱并不在它身上,而是在燈具和空氣接觸的表面。事實上,它的功能應(yīng)該稱為陶瓷導(dǎo)線架比較適當(dāng)。陶瓷導(dǎo)線架的功能很單純,就是結(jié)合芯片,熒光粉,有時再加上一些主動或被動組件,成為一個發(fā)光源,可以應(yīng)用在燈具,顯示器…等等。
而陶瓷散熱基板這個名詞,變成了一個不可承受的重,讓它成了所謂高貴的零件,特性好(能絕緣,散熱,信賴性好),但大部份使用者都喊用不起….其實陶瓷真的是這樣的宿命嗎?
1、 陶瓷昂貴嗎?
陶瓷材料并不貴,特別是氧化鋁,它的原材料氧化鋁粉末并不貴,反倒是制造成本占大部份。氧化鋁使用在被動組件的芯片電阻的基板上已有多年, 而芯片電阻動輒每月數(shù)百億顆的生產(chǎn)量,讓氧化鋁形成規(guī)模化生產(chǎn),成本也因芯片電阻的低價促使氧化鋁基板成為物美價廉的一種材料。
2、DPC(direct plating copper)是解決導(dǎo)熱,導(dǎo)電的好方法?
目前市面上的DPC陶瓷基板,都是利用電鍍把陶瓷的導(dǎo)通孔完全填滿,這是一個有風(fēng)險的制程,因為總有一些填充孔是不完全填滿的,而未填滿的孔就有可能在未來的制程或未來使用中產(chǎn)生破壞…最重要的是,這些未完全填滿的孔是不易檢查的。導(dǎo)通孔制程,是利用導(dǎo)通孔印刷的制程,保持導(dǎo)通孔暢通而不填滿。這種制程的好處是易于后續(xù)檢查,避免不良品流出。當(dāng)然,整個陶瓷導(dǎo)線架的結(jié)構(gòu)也會有所調(diào)整。
圖 COB LED 載板 - CL1515 - 覆晶倒裝芯片專用 (拋光) Flip Chip
3、陶瓷導(dǎo)線架的立體結(jié)構(gòu)?
目前的DPC陶瓷基板,主要是提供給有molding 制設(shè)備,以及噴涂熒光粉制程的封裝業(yè)所使用,所以通常是2D平板結(jié)構(gòu),但對于一般封裝業(yè)者而言,如果陶瓷板能有像一般PLCC用的支架一樣有環(huán)繞壁的話,使用上就更加方便。DPC基板也嘗試?yán)命S光微影制程制作出3D環(huán)繞壁,但高度最高也只能勉強到達(dá)150um。這種高度并不能滿足封裝業(yè)熒光粉填充的要求。利用3D成型技術(shù),在氧化鋁陶瓷板上型成250~300um的環(huán)繞壁,可使陶瓷板的封裝就如同使用PLCC封裝制程一樣,只要固晶,打線,點熒光膠即可完成。
圖 COB LED 載板 - CL1515 - with 3D 環(huán)繞壁 DAM
另外還有一個特點,陶瓷板及線路都是有經(jīng)過平坦化處理的,而且耐高溫,所以可以讓共晶(eutectic)制程的芯片使用。特別是導(dǎo)體部份耐高溫的特性,可以避免 DPC基板在共晶制程常出現(xiàn)的導(dǎo)體鼓泡現(xiàn)像。氧化鋁材料是純度大于96%以上的材質(zhì),與過去用低溫共燒陶瓷(LTCC, low temperature co-fired ceramic)做為陶瓷支架也有所不同,低溫共繞陶瓷亦可以很方便地制作立結(jié)構(gòu)陶瓷支架,但它的材質(zhì)就含有大量的玻璃相,致使導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于氧化鋁達(dá)5倍以上如果要再加上額外的輔助導(dǎo)熱金屬,成本又高出不少。
4、 陶瓷的反射率不足?
一般96%氧化鋁陶瓷基板對可見光波長的反射率約在90%左右,利用表面被覆技術(shù)可以讓氧化鋁基板的反射率提高至98%。雖然實際封成燈源不一定可以完全反映亮度增加這么多。但是對亮度非常在意的封裝業(yè)而言,這種進步應(yīng)該是相當(dāng)有意義的。目前市面上的MCPCB板亦有所謂亮面鋁來增加反射率的做法,但可惜的是鋁并不耐熱,一但亮面鋁在led點高后,不過幾天的時間,表面就會氧化而失去反射率。而氧化鋁陶瓷的耐熱和穩(wěn)定的特性,可以持續(xù)提供同樣的反射率而不隨時間有所改變。
5、陶瓷的生產(chǎn)周期長?
封裝業(yè)者對DPC陶瓷基板最詬病的的另外一點是交期太長,動輒二個月以上。業(yè)內(nèi)很多企業(yè)開發(fā)的陶瓷導(dǎo)線架制程,制程大幅縮短,可以讓封裝業(yè)掌握產(chǎn)品上市的時間,并減少庫存的壓力。
陶瓷,真的是LED封裝的好選擇。
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