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(gòu)成的組合甚至可以比美氮化鋁DBC的熱性能。

　　在數(shù)值上，靜態(tài)熱阻當(dāng)和其它基板物料比較時(shí)會有所下降，動態(tài)熱性能同時(shí)也顯示了增加熱容量的效應(yīng)。

　　圖17 在DCB和IMS上的CoB的動態(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(jī)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對互連層產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)物料的彈性和剛性決定可靠性，較多應(yīng)力就必定會減低連結(jié)的可靠性。

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

　　表2 各種材料的熱膨脹系數(shù)

　　這就是大功率電子領(lǐng)域里眾所周知的問題，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(shù)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(shù)約為7.2 ppm/K，這數(shù)值視其實(shí)際結(jié)構(gòu)而定。因此該物料可于純銅或鋁散熱器和半導(dǎo)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(yīng)用

　　現(xiàn)時(shí)DCB可達(dá)到的pitch數(shù)值只限于200-250μm。由于有些發(fā)光二極管芯片制造商依m(xù)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(jié)構(gòu)化技術(shù)的目標(biāo)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(zhǔn)。

　　圖19 銅表面的裝版標(biāo)記

　　結(jié)語

　　DCB基板于功率發(fā)光二極管領(lǐng)域的未來設(shè)計(jì)提供一個(gè)引人注意的方案。由于現(xiàn)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。