利用陶瓷金属化给大功率LED散热

斯利通陶瓷电路板2018-01-24 10:36

随着使用元件的缩小,对尺寸精度要求更精密,现有DBC工艺已不敷使用,所以多数改以DPC作为陶瓷金属化为主要技术,因此DPC的技术日趋被受重视。

利用陶瓷金属化给大功率LED散热

陶瓷材料因本身具有优良的绝缘、耐热及稳定等先天特性,所以被大量运用在电气设备的绝缘上,又因陶瓷金属化技术的成熟,近几年更被应用于LED陶瓷散热基板与载板的线路铺设。陶瓷材料金属化技术主要分为「DBC(Direct Bonded Copper) 」及「DPC(Direct Plated Copper) 」。然而,随着使用元件的缩小,对尺寸精度要求更精密,现有DBC工艺已不敷使用,所以多数改以DPC作为陶瓷金属化为主要技术,因此DPC的技术日趋被受重视。

DPC陶瓷金属化之工艺技术,其中包含「溅镀」、「黄光显影」、「电铸」与「化镀」等工艺,其中又以「溅镀技术」的优劣对线路强度与稳定度影响最深。溅镀是电浆物理气相沉积的一种,当腔体内的惰性气体被高能电子撞击形成带正电之离子,此离子经电场加速后冲击到固体表面,进一步对靶材表面下原子造成挤压使其发生移位而碰撞出去,此具有强大动能的原子,最终镶嵌在目标基板上形成薄膜,此现象称之为「溅射」。

一般溅镀的工艺多直接在两极间施加直流电压,通常是利用气体的「辉光放电效应」,产生正离子束撞击靶原子,但气体中之电子仅会沿着电场方向作直线运动的行进,在真空状态下与气体碰撞机率低,无法大量的游离气体使其被加速而产生溅镀,导致溅镀效率降低。为了提高气体的游离率及溅镀效率,一般会在靶材上加装封闭的环状磁场,让电子受「劳伦兹力」的影响,故会以螺旋的路径绕着磁力线前进,增加与气体碰撞次数进而提升电浆游离率,此方式就是所谓的「磁控溅镀」。

以磁控溅镀所沉积于基板上的膜层通常都非常薄,所以本身需靠基板的强度去支撑,所以与基板黏着特性就格外的重要,而薄膜与基板的结合强度主要取决于材料介面,所以薄膜的结合强度也可称为「介面强度」。薄膜结合强度不只由单面所决定,还与介面两侧的材料种类相关,当两面材料的表面特性差别过大时,须加入一层与两侧材料特性都相近的中介层来增加接合强度,通常陶瓷材料多以Ni、Cr、Ti与W等元素作为中介层,以增加线路的稳定性。除此上述方式外,还可使用前处理降低表面污染,调整参数以降低镀层的显微缺陷与应力集中等问题,以大幅提升陶瓷基板与线路的接和强度。

溅镀法不但不易受材料硬度溶点限制,亦可广泛地应用在各材料之上,还具有与基板非常优秀的结合力,所以目前已被大量的导入DPC陶瓷金属化工艺上。

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