陶瓷基板在LED照明領(lǐng)域被應(yīng)用廣泛,主要是基于LED陶瓷基板的散熱性更好。散熱性方面我們今天主要通過幾個(gè)方面來講述:從(1)熱傳導(dǎo)率,(2)工藝溫度,(3)線路制作方法,(4)線徑寬度 這四項(xiàng)特性作進(jìn)一步的討論:
1、從熱傳導(dǎo)率來看,DBC與DPC散熱基板散熱更加理想
熱傳導(dǎo)率又稱為熱傳導(dǎo)系數(shù),它代表了基板材料本身直接傳導(dǎo)熱能的一種能力,數(shù)值愈高代表其散熱能力愈好。LED散熱基板最主要的作用就是在于,如何有效的將熱能從LED芯片傳導(dǎo)到系統(tǒng)散熱,以降低LED芯片的溫度,增加發(fā)光效率與延長LED壽命,因此,散熱基板熱傳導(dǎo)效果的優(yōu)劣就成為LED工程在選用散熱基板時(shí),重要的評估項(xiàng)目之一。由四種陶瓷散熱基板的比較可看出,雖然Al2O3材料的熱傳導(dǎo)率約在20~24之間,LTCC為降低其燒結(jié)溫度而添加了30%~50%的玻璃材料,使其熱傳導(dǎo)率降至 2~5W/m·K左右;而HTCC因其普遍共燒溫度略低于純Al2O3基板之燒結(jié)溫度,而使其因材料密度較低使得熱傳導(dǎo)系數(shù)低Al2O3基板約在 16~20W/mK之間。一般來說,LTCC與HTCC散熱效果并不如DBC與DPC散熱基板理想。
2、操作環(huán)境溫度的把控是影響成本,和質(zhì)量的重要方面
主要是指產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中,使用到最高工藝溫度,而以一生產(chǎn)工藝而言,所使用的溫度愈高,相對的制造成本也愈高,且良率不易掌控。HTCC工藝本身即因?yàn)樘沾煞勰┎牧铣煞莸牟煌?,其工藝溫度約在1300~1600℃之間,而LTCC的工藝溫度亦約在850~900℃之間。此外,HTCC與LTCC在工藝后對必須疊層后再燒結(jié)成型,使得各層會有收縮比例問題,為解決此問題相關(guān)制造也在努力尋求解決方案中。另一方面,DBC對工藝溫度精準(zhǔn)度要求十分嚴(yán)苛,必須于溫度極度穩(wěn)定的1065~1085℃溫度范圍下,才能使銅層熔煉為共晶熔體,與陶瓷基板緊密結(jié)合,若生產(chǎn)工藝的溫度不夠穩(wěn)定,勢必會造成良率偏低的現(xiàn)象。而在工藝溫度與裕度的考量,DPC的工藝溫度僅需250~350℃左右的溫度即可完成散熱基板的制作,完全避免了高溫對于材料所造成的破壞或尺寸變異的現(xiàn)象,也排除了制造成本費(fèi)用高的問題。
3、金屬填空和深度鉆工藝能力是決定良品率的重要因素。
工藝能力主要是表示各種散熱基板的金屬線路是以何種工藝技術(shù)完成,由于線路制造/成型的方法直接影響了線路精準(zhǔn)度、表面粗糙鍍、對位精準(zhǔn)等特性,因此在高功率LED小尺寸的精細(xì)線路需求下,工藝解析度便成了必須要考慮的重要項(xiàng)目之一。LTCC與HTCC均是采用厚膜印刷技術(shù)完成線路制作,厚膜印刷本身即受限于網(wǎng)版張力問題,一般而言,其線路表面較為粗糙,且容易造成有對位不精準(zhǔn)與累進(jìn)公差過大等現(xiàn)象。此外,多層陶瓷疊壓燒結(jié)工藝,還有收縮比例的問題需要考量,這使得其工藝解析度較為受限。而DBC雖以微影工藝備制金屬線路,但因其工藝能力限制,金屬銅厚的下限約在150~300um之間,這使得其金屬線路的解析度上限亦僅為150~300um之間(以深寬比1:1為標(biāo)準(zhǔn))。而DPC則是采用的薄膜工藝制作,利用了真空鍍膜、黃光微影工藝制作線路,使基板上的線路能夠更加精確,表面平整度高,再利用電鍍/電化學(xué)鍍沉積方式增加線路的厚度,DPC金屬線路厚度可依產(chǎn)品實(shí)際需求(金屬厚度與線路解析度)而設(shè)計(jì)。一般而言,DPC金屬線路的解析度在金屬線路深寬比為1:1的原則下約在10~50um之間。因此,DPC杜絕了LTCC/HTCC 的燒結(jié)收縮比例及厚膜工藝的網(wǎng)版張網(wǎng)問題。
由此可見,以上幾個(gè)方面是的都會影響LED陶瓷基板的散熱能力和性能。更多陶瓷pcb打樣和中小批量需求可以咨詢金瑞欣特種電路官網(wǎng),金瑞欣特種電路十年電路板打樣制作經(jīng)驗(yàn),采用先進(jìn)的厚膜加工工藝及DPC加工工藝、使用96%氧化鋁陶瓷基板及100%氮化鋁陶瓷基板,值得信賴。