用于高功率發(fā)光二極管的覆銅陶瓷基板研究

　　這樣的散熱方法增加了散熱的面積。某些氧化鋁基板/和厚銅片構成的組合甚至可以比美氮化鋁DBC的熱性能。

　　在數值上，靜態(tài)熱阻當和其它基板物料比較時(shí)會(huì )有所下降，動(dòng)態(tài)熱性能同時(shí)也顯示了增加熱容量的效應。

　　圖17 在DCB和IMS上的CoB的動(dòng)態(tài)性能

　　可靠性的考慮C熱膨脹率

　　不同于封裝型發(fā)光二極管，晶粒直焊基板封裝就需考慮到熱-機械兼容性的需求。任何剛性之互連層(例如焊料層)兩面的不同之熱膨脹率于會(huì )對互連層產(chǎn)生應力，當物料的彈性和剛性決定可靠性，較多應力就必定會(huì )減低連結的可靠性。

　　由于允許最高接面溫度的提升，這情況便轉為如同功率電子的可靠性問(wèn)題。增加40℃，銅片與GaAs的不同熱膨脹系數(16.5-5.5)會(huì )使芯片和基板有約440ppm長(cháng)度不匹配的問(wèn)題。

　　表2 各種材料的熱膨脹系數

　　這就是大功率電子領(lǐng)域里眾所周知的問(wèn)題，這里有三個(gè)可能的方案：

　　1. 使用匹配的物料以減低熱膨脹系數的差別

　　2. 減低整體溫度

　　3. 使用非剛性接觸面物料

　　用氧化鋁DCB作為材料的熱膨脹系數約為7.2 ppm/K，這數值視其實(shí)際結構而定。因此該物料可于純銅或鋁散熱器和半導體芯片之間提供匹配的材料。

　　圖18 不同的熱膨脹率對功率的影響

　　改善DCB于功率發(fā)光二極管應用

　　現時(shí)DCB可達到的pitch數值只限于200-250μm。由于有些發(fā)光二極管芯片制造商依m倒裝芯片技術(shù)，用于DCB的芯片直焊基板封裝仍需作進(jìn)一步發(fā)展。首次以變更結構化技術(shù)的目標是使DCB絕緣間隙在100μm. 的范圍。

　　研發(fā)需進(jìn)一進(jìn)行于芯片焊接的精確幾何對準。

　　圖19 銅表面的裝版標記

　　結語(yǔ)

　　DCB基板于功率發(fā)光二極管領(lǐng)域的未來(lái)設計提供一個(gè)引人注意的方案。由于現時(shí)的封裝型功率發(fā)光二極管具高熱阻，所以基板的改進(jìn)不能帶出重大的益處。 但是，未來(lái)發(fā)光二極管的封裝與多芯片直焊基板方法可受益于DCB基板的性能。