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DPC陶瓷基板将是大功率电子器件的未来趋势

 时间:2022-02-10     浏览:995     分享

dpc陶瓷基板以其优异的性能和逐渐降低的价格,在众多电子封装材料中显示出强大的竞争力作为热和空气的大功率LED封装基板对空气对流的载体,其导热性对LED的散热起着决定性的作用,也是大功率电子器件在未来上的趋势。

 

随着科学技术的发展,新的制备技术目前,高导热陶瓷材料作为一种新型电子封装基板材料,应用前景十分广阔。LED散热通道中陶瓷基板是连接内外散热通道的关键环节,散热通道电路连接和芯片物理支撑的功能。作为led核心芯片输入功率的不断提高,大功率给LED封装材料带来了较大的热量,对材料提出了更新、更高的要求。对于大功率LED产品,陶瓷基板封装要求具有高电绝缘性、高导热性、匹配芯片热膨胀系数等特性。树脂封装基板:成本高,配套普及困难,EMCSMC成型设备要求高,大规模普及仍困难。

 

近年来兴起的SMT LED支架普遍采用耐高温改性工程塑料材料,PPA(polyphthalamide)树脂为原料PPA塑料导热系数很低,其散热主要通过金属引线框架,散热能力有限,只适用于小功率LED封装。   

 

随着LED封装向薄型化和低成本化发展,板上芯片(COB)封装技术逐渐兴起。目前大部分COB封装基板采用金属芯印制电路板,大功率LED封装多采用这种基板,其价格介于中高端之间。目前生产的一般大功率LED散热基板,其绝缘层导热系数很低,而且由于绝缘层的存在,不能承受高温焊接限制了封装结构,不利于LED散热耗散。  

 

近年来,硅基材料作为LED封装基板技术,逐渐从半导体行业引入到LED行业。硅基板的导热性和热膨胀性表明硅与LED匹配的封装材料连接硅的热导率为140W/mK,用于LED封装时产生的热阻仅为066K/W:硅基材料广泛应用于半导体工艺及相关封装领域,相关设备及材料相当成熟。因此,如果将硅制成LED封装陶瓷基板很容易形成量产。但是,LED硅基板封装还存在很多技术问题。比如材料硅容易开裂,机械强度也有问题。从结构上看,硅是优良的导热体,但绝缘性较差,必须做氧化绝缘处理。此外,金属层应溅射导电孔应采用电镀的方式制备。总的来说绝缘层、金属层和通孔的制备面临挑战,良率不高。目前有部分台企研发LED硅基板并量产,但良率不足60%

 

DPC陶瓷基板提高散热效率,满足大功率LED陶瓷基板的高导热性需求。DPC工艺提高散热效率,最适合开发大功率、小尺寸LED产品陶瓷散热基板采用新型导热材料和全新的内部结构,弥补了铝金属基板的缺陷,从而提高基板的整体散热效果。在可用作散热基板的陶瓷材料中,BeO具有较高的导热率但其线膨胀系数与硅(Si)相差很大,制造时有毒,限制了其应用BN综合性能好,但作为基板材料没有突出优势,而且价格昂贵,目前只在研究和推广中;碳化硅(SiC)具有高强度和高导热性,但其电阻和绝缘值较低,金属化后键合不稳定,会引起导热率和介电常数的变化,不宜用作绝缘封装基板材料。Al203陶瓷基板是应用最广泛的陶瓷基板,但由于其热膨胀系数比Si单晶高,因此AI203陶瓷基板不适用于高频、大功率、超大规模集成电路。AIN晶体具有高导热性,被认为是下一代半导体基板和封装的理想材料。

 

1990年代以来,AIN陶瓷材料得到了广泛的研究和逐步发展。目前被广泛认为是一种很有前途的电子陶瓷封装材料AIN陶瓷基板的散热效率是AI203基板的7倍,使用干式大功率LEDAIN陶瓷基板散热效率显着,从而大大提高了LED的使用寿命。AIN基板的缺点是即使表面有很薄的氧化层,也会对导热性有很大的影响。只有严格控制材料和工艺,才能生产出一致性好的AIN基板。与目前广泛使用的Al2O3基板相比,AIN基板的成本约为A12O335倍。既然能量已经产生,可以快速降低AIN基板的成本,散热效率强的AIN基板将替代A12O3基板。  

 

dpc陶瓷基板也称为直接镀铜陶瓷板。DPC产品具有电路精度高、表面平整度高的特点,非常适合LED镀膜/共晶工艺。采用高导热陶瓷基板,散热效率显着提高,是最适合大功率、小尺寸LED发展的陶瓷散热基板。北京阿尔泰科技发展有限公司也在积极做这项工作的研发,总之采用dpc陶瓷基板将是未来功率LED发展的趋势。