LED散熱基板之厚膜與薄膜工藝差異分析

2020-11-22 OFweek維科網

　　由以上厚/薄膜這些金屬線路上的幾何精準度差異，再加上厚膜線路易因網版張網問題造成陣列圖形的累進公差加劇，使得厚膜印刷產品在後續晶片置件上，較容易造成置件偏移或是尋邊異常等困擾。換句話說厚膜印刷產品的對位及線路的精準度不夠精確，使其限制了晶片封裝工藝的工藝裕度(window)。然而，薄膜工藝產品則能大幅改善其現象。

　　但從產品成本結構來看，如表二所示薄膜產品的工藝設備(黃光微影)與生產環境(無塵或潔淨室)相較於厚膜產品其成本較高，然而薄膜工藝的金屬線路多以厚銅材料為主，相較於厚膜印刷之厚銀而言，材料成本卻相對較低，因此，可預期的當利用薄膜工藝將陶瓷基板金屬化的產品，日漸達到經濟規模時，其成本將逐漸趨近於厚膜產品。

         3.2.1、氧化鋁陶瓷基板

　　上述部分是針對工藝不同部份所做的闡述，另一項與散熱息息相關的則是基板材質，LED散熱基板所使用之材質現階段以陶瓷為主，而氧化鋁陶瓷基板應是較易取得且成本較低之材料，是目前運用在元件上的主要材料，然而厚膜技術或薄膜技術在氧化鋁陶瓷基板上製備金屬線路，其金屬線路與基版的接著度或是特性上並無顯著的差異，而兩種工藝顯現出最主要的差異則是在線路尺寸縮小的要求下，薄膜工藝能提供厚膜技術無法達到的較小線路尺寸與較高的圖形精準度。

　　3.2.2、氮化鋁陶瓷基板

　　而在更高功率LED應用的前提下，具高導熱係數的氮化鋁(170-230W/mK)將是散熱基板的首選材質，但厚膜印刷之金屬層(如高溫銀膠)多需經過高溫(高於800oC)燒結工藝，此高溫燒結工藝於大氣環境下執行易導致金屬線路與氮化鋁基板間產生氧化層，進而影響線路與基板之間的附著性;然而，薄膜工藝則在300℃以下工藝之條件下備制，無氧化物生成與附著性不佳之疑慮，更可兼具線路尺寸與高精準度之優勢。薄膜工藝為高功率氮化鋁陶瓷LED散熱基板創造更多應用空間。

　　4、結論

　　以上我們已將LED散熱基板在兩種不同工藝上做出差異分析，以薄膜工藝備制陶瓷散熱基板具有較高的設備與技術，需整合材料開發門檻，如曝光、真空沉積、顯影、蒸鍍(Evaporation)、濺鍍(Sputtering)電鍍與無電鍍等技術，以目前的市場規模，薄膜產品的相對成本較高，但是一旦市場規模達到一定程度時，必定會反映在成本結構上，相對的在價格上與厚膜工藝的差異將會有大幅度的縮短。

　　在高效能、高產品品質要求與高生產架動的高功率LED陶瓷基板的發展趨勢之下，高散熱效果、高精準度之薄膜工藝陶瓷基板的選擇，將成為趨勢，以克服目前厚膜工藝產品所無法突破的瓶頸。因此，可預期的薄膜陶瓷基板將逐漸應用在高功率LED上，並隨著高功率LED的快速發展而達經濟規模，此時不論高功率LED晶片、薄膜型陶瓷散熱基板、封裝工藝成本等都將大幅降低，進而更加速高功率LED產品的量化。
 

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