陶瓷LED芯片基板种类及其特性比较

陶瓷LED芯片基板种类及其特性比较1、前言LED的解热方案，近年来，LEDLEDLEDLEDLED光效率…等条件的不同有设计上的差异，以目前市面上最常见的可区分为(一)系统电路板，LED(MCPCB(PCB)以及软式印刷电路板(FPCLEDLEDLEDLED稳定与LED芯片的发光效率，近期很多以陶瓷材料作为高功率LED散热基板之应用，其种类主要包(DPC)LED2、陶瓷散热基板种类LTCC、HTCC、DBC、DPCHTCC(1300~1600℃)LTCCDBCDPC人来说，此两项专业的工艺技术仍旧很生疏，甚至可能将两者误会为同样的工艺。DBC乃利用高温Al2O3CuAl2O3CuDPCCuAl2O3基板之上，其工艺结合材料与薄膜工艺技术，其产品为近年最普遍使用的陶瓷散热基板。然而其材DPC将针对四种陶瓷散热基板的生产流程做进一步的说明，进而更加瞭解四种陶瓷散热基板制造过程的差异。LTCC(Low-TemperatureCo-firedCeramic)30%~50%的玻璃材料加程将片状浆料形成一片片薄薄的生胚，然后依各层的设计钻导通孔，作为各层讯号的传递，LTCC等金属，最终将各层做叠层动作，放置于850~900℃的烧结炉中烧结成型，即可完成。具体制造过1LTCCHTCC(High-TemperatureCo-firedCeramic)HTCC又称为高温共烧多层陶瓷，生产制造过程与LTCC极为相像，主要的差异点在于HTCC的陶瓷粉末并无参加玻璃材质，因此，HTCC1300~1600℃环境下枯燥硬化成生胚，接着同其主要的材料为熔点较高但导电性却较差的钨、钼、锰…等金属，最终再叠层烧结成型。DBC(DirectBondedCopper)DBCAl2O3AlNAl2O3(Eutectic)共晶熔体，2。DPC(DirectPlateCopper)DPCDPC曝光、显影、蚀刻、去膜工艺完成线路制作，最终再以电镀/化学镀沉积方式增加线路的厚度，待光DPC3。3、陶瓷散热基板特性表一陶瓷散热基板特性比较中，本文取了散热基板的：(1)热传导率、(2)工艺温度、(3)线路制作方法、(4)线径宽度，四项特性作进一步的争论：热传导率热传导率又称为热导率，它代表了基板材料本身直接传导热能的一种力量，数值愈高代表其散以降低LED芯片的温度，增加发光效率与延长LED寿命，因此，散热基板热传导效果的优劣就成为业界在选用散热基板时，重要的评估工程之一。检视表一，由四种陶瓷散热基板的比较可明看出，20~24，LTCC30%~50%的玻璃材料，DBCDPC操作环境温度操作环境温度，主要是指产品在生产过程中，使用到最高工艺温度，而以一生产工艺而言，所HTCC1300~1600℃LTCC/DBC850~1000℃关业者也在努力寻求解决方案中。另一方面，DBC的温度不够稳定，势必会造成良率偏低的现象。而在工艺温度与裕度的考量，DPC250~350℃的现象，也排解了制造本钱费用高的问题。工艺力量在表一中的工艺力量，主要是表示各种散热基板的金属线路是以何种工艺技术完成，由于线路制造/技术完成线路制作，厚膜印刷本身即受限于网版张力问题，一般而言，其线路外表较为粗糙，且简洁造成有对位不精准与累进公差过大等现象。此外，多层陶瓷叠压烧结工艺，还有收缩比例的问题金属铜厚的下限约在150~300um使得其金属线路的解析度上限亦仅为150~300um之间(以深1:1DPC则是承受的薄膜工艺制作，利用了真空镀膜、黄光微影工艺制作基板上的线路能够更加准确，外表平坦度高，再利用电镀/电化学镀沉积方式增加线路的厚度，DPC金属线路厚度可依产品实际需求(金属厚度与线路解析度)而设计。一般而言，DPC1:110~50um，DPCLTCC/HTCC的烧结收缩比例及厚膜工艺的网版张网问题。下表二即为厚膜与薄膜工艺产品的差异做简洁的比较。4、陶瓷散热基板之应用陶瓷散热基板会因应需求及应用上的不同，外型亦有所差异。另一方面，各种陶瓷基板也可依产品制造方法的不同，作出根本的区分。LTCCLED以及小尺寸低功率产品为主，根本上外观大多呈现凹杯状，且依客户端的需求可制作出有导线架<CCLEDLTCC与外观相像的HTCCLEDHTCC1300~1600℃高温枯燥硬化，使生产本钱的增加，相对的HTCCLEDHTCC。DBCDPCLTCC/HTCCLEDDBC/DPC均是属于平面式的散热基板，而平面式散热基板可依客制化备制金属线路加工，再依据客户需求切割成小尺寸产品，辅以共晶/覆晶工艺，结合已格外纯熟的萤光粉涂布技术及高阶封装工艺LED，DBC150~300um，假设要特别制作细线路产品，必需承受研磨方式加工，以降低铜层厚度，但DBC/覆晶工艺高线路精准DPC/LED进而提升散热的效率。各种陶瓷散热基板之范例图片与其应用范围如下表三。5、结论经由上述各种陶瓷基板之生产流程、特性比较、以及应用范围说明后，可明确的比较出个别的差异性。其中，LTCC散热基板在LED产业中已经被广泛的使用，但LTCC为了降低烧结温度，于材2~3W/mKLTCC使用网印方式印制线路，使线路本身具有线径宽度不够精细、以及网版张网问题，导致线路精准度缺乏、外表平坦度不佳等现象，加上多层叠压烧结又有基板收缩比例的问题要考量，并不符合高功率小尺寸的需求，因此在LED产业的应用目前多以高功率大尺寸，或是低功率产品为主。而与LTCCHTCC1300~1600℃的高温枯燥硬化，使生产本钱偏高，居于本钱考量鲜少目前鲜少使LEDHTCCLTCCLED为了使DBC的铜层与陶瓷基板附着性佳，必