论文部分内容阅读
随着半导体照明技术的发展,大功率、小尺寸LED器件的散热要求越来越高。本文在分析、总结现有LED封装散热基板的基础上,提出了一种适用于大功率LED封装的散热基板——直接镀铜陶瓷基板(DPC)。DPC是一种新型的陶瓷散热基板,它充分发挥了陶瓷材料高机械强度、高热导率、优异的绝缘性和适宜的热膨胀系数(CTE)等特性。与现有陶瓷基板相比,DPC采用薄膜工艺,能够实现10~50μm的线宽设计,通孔电镀形成垂直互联,满足高精度LED封装集成需求。DPC基板可实现低温制备、高温应用,降低了生产成本,同时提高了基板性能(降低热应力和翘曲度)。本文对DPC制备工艺进行了研究,对基板性能展开了测试,同时提出一种新颖的自对准基板结构。主要研究内容如下:首先,通过工艺优化,制备出DPC基板。主要包括:制备工艺的规划;金属层与陶瓷基片间的粘附强度改善,通过改善粘附层材料和厚度,确定了最终的粘附层体系,并使其强度测试失效位置发生在焊盘处;优化镀铜液体系,分析比较不同镀层结构的特点,以及不同镀液的电镀能力和适用场合;研究DPC表面金层沉积方式,通过比较物理沉积(电子束蒸镀和磁控溅射)和电镀沉积方式下金层表面质量、结合能力及可焊性,确定合适的金层沉积方式。其次,对DPC基板性能进行测试。对基板的基本性质与可靠性进行评估;针对LED封装,通过与传统金属基板(MCPCB)和直接键合覆铜陶瓷基板(DBC)的封装热阻进行比较,DPC基板热阻较金属基板MCPCB有较大优势,同时和DBC具有相似的导热能力。最后,提出了一种新颖的DPC结构,该结构可有效地实现LED封装贴片中芯片的自动对准,有效提高芯片的贴装效率。通过实验对比,自对准DPC基板在贴片应用中,芯片角度偏转误差可以控制在0.14°以内,水平偏移误差降低到30μm下,有效提高芯片的对准精度。