陶瓷金属化是在陶瓷表面牢固地粘附一层金属薄膜,使之实现陶瓷与金属之间的焊接,现有钼锰法、镀金法、镀铜法、镀锡法、镀镍法、LAP法(激光后金属镀)等多种陶瓷金属化工艺。
陶瓷金属化产品的陶瓷材料为分为96白色氧化铝陶瓷和93黑色氧化铝陶瓷,成型方法为流延成型。类型主要是金属化陶瓷基片,也可成为金属化陶瓷基板。金属化方法有厚膜法和共烧法。产品尺寸精密,翘曲小;金属和陶瓷接合力强;金属和陶瓷接合处密实,散热性更好。可用于LED散热基板,陶瓷封装,电子电路基板等。
陶瓷在金属化与封接之前,应按照一定的要求将已烧结好的瓷片进行相关处理,以达到周边无毛刺、无凸起,瓷片光滑、洁净的要求。在金属化与封接之后,要求瓷片沿厚度的周边无银层点。
由于陶瓷材料表面结构与金属材料表面结构不同,焊接往往不能润湿陶瓷表面,也不能与之作用而形成牢固的黏结,陶瓷与金属的封接是一种特殊的工艺方法,即金属化的方法:先在陶瓷表面牢固的黏附一层金属薄膜,从而实现陶瓷与金属的焊接。用特制的玻璃焊料可直接实现陶瓷与金属的焊接。
LED封装方式是以芯片借由打线、共晶或覆晶的封装技术与其散热基板连结而成LED芯片,再将芯片固定于系统板上连结成灯源模组。
目前,LED封装方法大致可区分为透镜式以及反射杯式,其中透镜的成型可以是模塑成型透镜黏合成型;而反射杯式芯片则多由混胶、点胶、封装成型;近年来磊晶、固晶及封装设计逐渐成熟,LED的芯片尺寸与结构逐年微小化,高功率单颗芯片功率达1~3W,甚至是3W以上,当LED功率不断提升,对于LED芯片载版及系统电路版的散热及耐热要求,便日益严苛。
鉴于绝缘、耐压、散热与耐热等综合考量,氮化铝陶瓷基板成为以芯片次黏着技术的重要材料之一。其技术可分为厚膜工艺、低温共烧工艺与薄膜工艺等方式制成。厚膜工艺与低温共烧工艺,是利用网印技术与高温工艺烧结,易产生线路粗糙、与收缩比例问题,若针对线路越来越精细的高功率LED产品,或是要求对位准确的共晶或覆晶工艺生产的LED产品而言,厚膜与低温共烧的氮化铝陶瓷基板,己逐渐不敷使用。
为此,高散热系数薄膜陶瓷散热基板,运用溅镀、电/化学沉积,以及黄光微影工艺而成,具备金属线路、材料系统稳定等特性,适用于高功率、小尺寸、高亮度的LED的发展趋势,更是解决了共晶/覆晶封装工艺对陶瓷基板金属线路解析度与**度的严苛要求。当LED芯片以氮化铝陶瓷作为载板时,此LED模组的散热瓶颈则转至系统电路板,其将热能由LED芯片传至散热鰭片及大气中,随着LED芯片功能的逐渐提升,材料亦逐渐由FR-4转变至金属芯印刷电路基板,但随着高功率LED的需求进展,MCPCB材质的散热系数(2~4W/mk)无法用于更高功率的产品,为此,氮化铝陶瓷电路板的需求便逐渐普及,为确保LED产品在高功率运作下的材料稳定性与光衰稳定性,以氮化铝陶瓷作为散热及金属佈线基板的趋势已日渐明朗。氮化铝陶瓷材料目前成本高于MCPCB,如何利用氮化铝陶瓷高散热系数特性下,节省材料使用面积以降低生产成本,成为陶瓷LED发展的重要指标之一。近年来,以氮化铝陶瓷材料COB设计整合多晶封装与系统线路亦逐渐受到各封装与系统厂商的重视。