陶瓷基片用于LED封装的发展现状

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作为LED的重要组成部分,封装基板也随着LED芯片技术的发展而发生着变化。目前,金属和陶瓷基板主要用于LED散热基板。金属基底由铝或铜制成。由于其成熟的技术和成本优势,它们目前用于一般LED产品。陶瓷基板具有很高的对准精度,在工业上被认为是导热和散热的优良材料。它们是目前大功率LED最合适的散热方案。已被中铁二院、欧司朗、瑞丰、国兴等龙头企业引入产品。

目前,国内外陶瓷基板生产规模较小,芯片封装将影响其未来的产业化前景。随着未来LED芯片封装向触发器或垂直技术的发展,陶瓷基板将具有广阔的前景。

1.陶瓷基板主要用于大功率LED

LED的散热将对LED芯片的效率、寿命和可靠性产生重要影响,这就要求LED封装具有良好的散热能力。因此,作为LED的重要组成部分,封装基板不仅是载体的作用,也是散热的重要通道之一。其结构和材料在散热过程中起着关键作用。随着LED芯片技术的发展,LED产品的封装结构已经从针型封装结构转变为贴片封装结构,再转变为功率型封装结构。LED封装基板也从传统的玻璃环氧树脂发展到主流的金属材料。近年来,陶瓷基板的出现对铝基板的现状产生了一定的影响。

目前,金属和陶瓷基板主要用于LED散热基板。金属基底由铝或铜制成。由于其成熟的技术和成本优势,它们目前用于一般LED产品。陶瓷基板具有较高的对准精度,被广泛认为是工业中导热和散热的最佳材料。虽然成本高于金属基板,但散热和照明稳定性要求高于笔记本电脑、电视和其他电子产品。因此,许多大型国际工厂都使用陶瓷,包括克里、欧司朗、飞利浦和日产化工。基板用作LED晶粒的散热材料。在中国,瑞丰、国兴、宏利、精科和智博都是进口到陶瓷包装中的。

由于聚合物绝缘材料导热系数低、耐热性差,要提高铝金属基材的整体导热系数和耐热性,需要更换绝缘材料,但是绝缘材料的使用使得相同的线路不可能在铝金属基板上延伸,因此不可能直接提高铝金属基板的导热性。陶瓷散热基板采用了新的导热材料和新的内部结构,消除了铝金属基板的缺陷,从而提高了基板的整体散热效果。下表显示了陶瓷散热基板和金属散热基板之间的比较。

2.不同种类的陶瓷基板都有需要克服的工艺瓶颈

目前市场上的陶瓷散热基板种类繁多,工艺也不尽相同。制造商根据LED产品的散热需求,选择合适的散热基板,最终在散热性能和成本上达到最佳的综合效果。

陶瓷散热基板按材料分为氧化铝基板和氮化铝基板,按结构分为单层基板和多层基板(两层)。目前常用的陶瓷散热基板有四种:低温共烧多层陶瓷基板(LTCC)、高温共烧多层陶瓷基板(HTCC)、直接键合铜基板(DBC)、直接镀铜基板(DPC)。HTCC属于早期开发技术,但由于其工艺温度高(1300-1600℃),电极材料的选择受到限制,生产阶段的成本也受到限制。当LTCC价格昂贵时,这些因素促进了LTCC的发展。尽管LTCC将共烧温度降低到850℃左右,但尺寸精度和产品强度等技术问题仍需解决。DBC和DPC是近年来发展起来的成熟的能源生产技术,但对许多人来说,这两种技术仍然非常奇怪,甚至可能被误解为同一个过程。

DBC通过高温加热将Al2O3与铜相结合。DBC的技术瓶颈是不易解决Al2O3与铜之间的微孔问题,这对产品的生产率和收率提出了更高的挑战。DPC技术采用直接涂层技术沉积Cuon-Al2O3基板。这种工艺结合了材料和薄膜技术,其产品是近年来最常用的。然而,陶瓷散热基板对材料控制和工艺技术的集成能力要求较高,这使得进入DPC产业和稳定生产的技术门槛相对较高。

封装新的垂直和倒装芯片需要陶瓷基板

垂直硅片封装时,通常采用陶瓷基片作为导热系数和电载体,以获得优越的热电效应。在倒装芯片封装中,可以选择陶瓷基板作为热导率和电载体,以获得优越的热效应和电效应,当然也可以使用铜基板,这主要取决于谁能更好地解决灯具的三人问题。目前,中国LED芯片主流应用市场95%为正式安装芯片。英瑞光电科技(上海)有限公司技术副总裁张宇在上海“十三五”电子信息研讨会上发言时表示,“十三五”期间,国内对LED倒装芯片和垂直芯片的需求将稳步增长,占下游应用市场的20%-30%。

因此,触发器或垂直技术的发展对陶瓷基板具有绝对优势,而陶瓷在未来的触发器或垂直封装工艺中将具有更多的优势。此外,在1-5W功率范围内,陶瓷封装也具有优势,例如3535器件可以直接成型,使用聚光杯将其成型在陶瓷基板上。封装模式的改变将导致衬底材料的改变,因此倒装芯片的封装模式也可能导致新一代的匹配衬底材料。

陶瓷基板的未来成本需要压缩,前景看好。

目前,导致基板市场价格差异的主要因素是原材料的差异。例如,目前市场主要分为铝基板、陶瓷基板和铜基板。同时,在普通铝基片的基础上,镜面铝基片逐渐出现在当前市场上。铝基、陶瓷基和铜基是最昂贵的。然而,铜基基板目前在市场上很少见。它们的高价格导致低性能价格比。陶瓷基板比铝基板稍微贵一些,市场上使用最广泛的应该是铝基板。然而,目前市场上正在开发陶瓷基板,其成本正在逐渐降低。目前铝基板约400元/平方米,铜基板约800-900元/平方米,纯陶瓷基板约500元/平方米,印刷银电路约1000元/平方米。价格稍微便宜一点.

08年左右,当国内包装企业刚刚进入显示器和背光领域时,科里的大功率陶瓷包装光源问世。当时,中国掀起了一股大功率陶瓷封装的浪潮。此后,国内各大包装企业纷纷倒闭。主要原因包括:国内包装技术的不成熟,对原材料和陶瓷基板的依赖。口头供应困难,品牌意识不足。2015年以来,随着国内倒装芯片的逐渐成熟,陶瓷基板的市场需求不断扩大。此外,材料成本的急剧下降和国内陶瓷基板生产企业的增加似乎为国内陶瓷包装从业者带来了一个失去已久的春天。同时,随着CSP技术的出现,除了传统的户外照明市场和明亮的手电筒市场外,大功率陶瓷封装已经开始渗透到汽车大灯、闪光LED、紫外线LED等领域。因此,它的前景看起来很有希望。

陶瓷散热基板的特性比较

目前,国外陶瓷基板生产厂家有:薄板公司、杜邦公司、住友金属电子器件公司、永华宫公司等,国内企业有亿美芯光、研发光电等,其中康驰光电科技有限公司、。,公司与中国科学院上海硅酸盐研究所两年内共同开发并获得国家实用新型专利。新型K9-H陶瓷LED复合散热材料已成功应用于LED灯泡,并于去年实现了批量生产。

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