陶瓷基板:是LED封裝的好選擇

合明科技發(fā)布時間：2023-12-08 ?? 2416 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(shí)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(shí)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(qiáng)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(diǎn)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(diǎn)，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(shí)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(jìn)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(diǎn)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(diǎn)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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