导热剂厂家对比分析四种功率型LED封装基板

　　功率型LED封装基板作为热与空气对流的载体，其热导率对LED的散热起着决定性作用。DPC陶瓷基板以其优秀的功用和逐渐下降的价格，在很多电子封装材猜中显示出很强的竞争力，是未来功率型LED封装开展的趋势。跟着科学技能的开展、新制备工艺的呈现，高导热陶瓷材料作为新型电子封装基板材料，运用远景十分宽广。

　　跟着LED芯片输入功率的不断进步，大耗散功率带来的大发热量给LED封装材料提出了更新、更高的要求。在LED散热通道中，封装基板是衔接表里散热通路的关键环节，兼有散热通道、电路衔接和对芯片进行物理支撑的功用。对高功率LED产品来讲，其封装基板要求具有高电绝缘性、高导热性、与芯片匹配的热膨胀系数等特性。

　　树脂基封装基板：配套本钱高遍及尚有难度

　　EMC和SMC对模压成型设备要求高，一条模压成型出产线价格在1000万元左右，大规模遍及尚有难度。

　　近几年鼓起的贴片式LED支架一般选用高温改性工程塑胶料，以PPA(聚邻苯二甲酰胺)树脂为质料，经过增加改性填料来增强PPA质料的某些物理、化学性质，然后使PPA资料愈加合适注塑成型及贴片式LED支架的运用。PPA塑料导热功用很低，其散热首要经过金属引线结构进行，散热才能有限，只适用于小功率LED封装。

　　跟着业界对LED散热的重视，两种新的热固性塑胶料——环氧塑封料（EMC）和片状模塑料（SMC）被引进贴片式LED支架中。EMC是以高功用酚醛树脂为固化剂、导热系数较高的硅微粉等为填料、多种助剂混配而成的粉状模塑料。SMC首要是由30%左右的不饱和树脂、40%左右的玻璃纤维、无机填料以及其他增加剂组成。这两种热固性模塑料热固化温度在150℃左右，经过改性后导热系数可达4W/(m·K)～7W/(m·K)，与PPA塑胶比较有较大进步，但缺陷是流动性与导热性较难统筹，固化成型时硬度过高，简单发生裂纹和毛刺。EMC和SMC固化时间长，成型功率相对较低，对模压成型设备、模具及其他配套设备的要求适当高，一条模压成型及配套出产线价格在1000万元左右，大规模遍及尚有难度。

　　金属芯印刷电路板：制造工艺杂乱实践运用较少

　　铝基板的加工制造进程杂乱、本钱高，铝的热膨胀系数与芯片资料相差较大，实践运用中较少选用。

　　跟着LED封装向薄型化及低本钱化方向开展，板上芯片（COB）封装技能逐渐鼓起。现在，COB封装基板大多运用金属芯印刷电路板，高功率LED封装大多选用此种基板，其价格介于中、高价位间。

　　当时出产上通用的大功率LED散热基板，其绝缘层导热系数极低，并且因为绝缘层的存在，使得其无法承受高温焊接，约束了封装结构的优化，不利于LED散热。

　　怎么进步环氧绝缘层的导热系数成为现阶段铝基板的研讨热门。现在选用的是一种掺有高热传导性无机填充物(比如陶瓷粉末)的改性环氧树脂或环氧玻璃布黏结片，经过热压把铜箔、绝缘体以及铝板黏结起来。现在国际上已经开宣布一种“全胶铝基板”，选用全胶的铝基板的热阻能够做到0.05K/W。此外，我国台湾的一家公司最近开宣布一种类钻碳资料DLC，并将其运用于高亮度LED封装铝基板的绝缘层。DLC有许多优越的资料特性：高热传导率、热均匀性与高资料强度等。因而，以DLC替代传统金属基印刷电路板（MCPCB）的环氧树脂绝缘层，有望极大进步MCPCB的热传导率，但其实践运用作用还有待商场检测。

　　一种功用更好的铝基板是直接在铝板上生成绝缘层，然后印制电路。选用这种办法的最大长处是结合力强，并且导热系数高达2.1W/(m·K)。但这种铝基板的加工制造进程杂乱、本钱高，并且，金属铝的热膨胀系数与芯片材料相差较大，器材作业时热循环常会发生较大应力，终究可能导致失效，因而在实践运用中较少选用。

　　硅基封装基板：面对挑战良品率低于60%

　　硅基板在绝缘层、金属层、导通孔的制备方面都面对应战，良品率不超越60%。

　　以硅基材料作为LED封装基板技术，近几年逐渐从半导体业界引进到LED业界。硅基板的导热功用与热膨胀功用都表明晰硅是与LED较匹配的封装资料。硅的导热系数为140W/m·K，运用于LED封装时，所造成的热阻只要0.66K/W；并且硅基材料已被很多运用在半导体制程及相关封装范畴，所触及相关设备及材料已适当老练。因而，若将硅制造成LED封装基板，简单构成量产。

　　不过，LED硅基板封装仍有许多技能问题。例如，材料方面，硅材简单碎裂，且组织强度也有问题。结构方面，硅尽管是优秀导热体，但绝缘性不良，有必要做氧化绝缘处理。此外，其金属层需选用溅镀结合电镀的办法制备，导电孔需选用腐蚀的办法进行。整体看来，绝缘层、金属层、导通孔的制备都面对应战，良品率不高。现在虽有一些台湾企业开宣布LED硅基板并量产，但良品率不超越60%。

　　陶瓷封装基板：提高散热功率满意高功率LED需求

　　合作高导热的陶瓷基体，DPC明显提高了散热功率，是最合适高功率、小尺度LED开展需求的产品。

　　陶瓷散热基板具有新的导热材料和新的内部结构，弥补了铝金属基板所具有的缺陷，然后改善基板的整体散热作用。现在可用作散热基板的陶瓷材猜中，BeO尽管导热系数高，但其线膨胀系数与硅（Si）相差很大，且制造时有毒，约束了本身的运用；BN具有较好的归纳功用，但作为基板资料，没有杰出的长处，并且价格昂贵，现在仅仅处于研讨和推行中；碳化硅（SiC）具有高强度和高热导率，但其电阻和绝缘耐压值较低，金属化后键合不稳定，会引起热导率和介电常数的改动，不宜作为绝缘性封装基板材料。Al2O3陶瓷基片虽是现在产值最多、运用最广的陶瓷基片，但因为其热膨胀系数相对Si单晶偏高，导致Al2O3陶瓷基片并不太合适在高频、大功率、超大规模集成电路中运用。A1N晶体具有高热导率，被认为是新一代半导体基板和封装的抱负材料。

　　AlN陶瓷资料从20世纪90年代开端得到广泛地研讨而逐渐开展起来，是现在遍及认为很有开展远景的电子陶瓷封装资料。AlN陶瓷基板的散热功率是Al2O3基板的7倍之多，AlN基板运用于高功率LED的散热效益明显，进而大幅提高LED的运用寿命。AlN基板的缺陷是即便外表有十分薄的氧化层也会对热导率发生较大影响，只要对材料和工艺进行严格控制才能制造出一致性较好的AlN基板。现在大规模出产AlN还不老练，相较于现在运用遍及的Al2O3基板，AlN基板的本钱约为Al2O3基板的3～5倍。但未来若能量产，AlN基板的本钱可快速下降，到时散热效益强壮的AlN基板将有时机替代Al2O3基板。

　　现阶段运用于LED封装的陶瓷基板按制备技能可分为HTCC、LTCC、DBC、DPC4种。HTCC又称高温共烧多层陶瓷，其首要资料为熔点较高但导电性较差的钨、钼、锰等金属，制造本钱高昂，现在较少选用。LTCC又称为低温共烧多层陶瓷基板，其热传导率为2W/(m·K)～3W/(m·K)左右，与现有铝基板比较并没有太大优势。此外，LTCC因为选用厚膜印刷技能完结线路制造，线路外表较为粗糙，对位不精准。并且，多层陶瓷叠压烧结工艺还有缩短份额的问题，这使得其工艺解析度遭到约束，LTCC陶瓷基板的推行运用遭到极大应战。

　　基于板上封装技能而开展起来的直接覆铜陶瓷板(DBC)也是一种导热功用优秀的陶瓷基板。DBC基板在制备进程中没有运用黏结剂，因而导热功用好，强度高，绝缘性强，热膨胀系数与Si等半导体资料相匹配。但是，陶瓷基板与金属材料的反响才能低，润湿性差，施行金属化较为困难，不易解决Al2O3与铜板间微气孔发生的问题，这使得该产品的量产与良品率遭到较大的应战，仍然是国表里科研作业者研讨的要点。

　　DPC陶瓷基板又称直接镀铜陶瓷板，DPC产品具备线路精准度高与外表平整度高的特性，十分适用于LED覆晶/共晶工艺，合作高导热的陶瓷基体，明显提高了散热功率，是最合适高功率、小尺度LED开展需求的陶瓷散热基板。

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