标签: LED陶瓷支架

DPC陶瓷支架以其优良的性能和逐渐降低的价格，在众多LED封装材料中显示出很强的竞争力，是未来功率型LED封装发展的趋势。随着科学技术的发展、新制备工艺的出现，高导热陶瓷材料作为新型电子封装材料，应用前景十分广阔。 所有的电子器件对热量都是敏感的，而随着LED芯片输入功率的不断提高,LED芯片体积不断地缩小，大耗散功率带来的大发热量给LED封装材料提出了更新、更高的要求。在LED散热通道中，支架是连接内外散热通路的关键环节，兼有散热通道、电路连接和对芯片进行物理支撑的功能。对高功率LED产品来讲，支架必须具有高电绝缘性、高导热性、与芯片匹配的热膨胀系数等特性。 树脂材料：散热能力有限，只适用于小功率LED封装。 近几年兴起的贴片式LED支架一般采用高温改性工程塑胶料，以PPA(聚邻苯二甲酰胺)树脂为原料，通过添加改性填料来增强PPA原料的某些物理、化学性质，从而使PPA材料更加适合注塑成型及贴片式LED支架的使用。PPA塑料导热性能很低，其散热主要通过金属引线框架进行，散热能力有限，只适用于小功率LED封装。 金属材料：成本高，散热效果不尽人意。 金属的导热系数良好，但是要做到电热分离，仍需要再导入一个绝缘层来。由于绝缘层的热导率极差，此时热量虽然没有集中在芯片上，但是却集中在芯片下的绝缘层附近，一旦做更高功率，散热的问题就会浮现。同时由于绝缘层的关系，使得金属支架无法承受高温焊接，同时也限制了封装结构的优化，不利于LED散热。且由于金属本身成本的问题，这明显与市场发展方向是不匹配的。 硅：面临挑战良品率低于60% 硅的导热性能与热膨胀性能都表明了硅是与LED较匹配的封装材料。硅的导热系数为140W/m·K，应用于LED封装时，所造成的热阻只有0.66K/W，且硅基材料已被大量应用在半导体制程及相关封装领域，所涉及相关设备及材料已相当成熟。因此，若将硅制作成LED支架，容易形成量产。 不过，LED硅支架封装仍有许多技术问题。例如，材料方面，硅材容易碎裂，且机构强度也有问题。结构方面，硅尽管是优良导热体，但绝缘性不良，必须做氧化绝缘处理。此外，其金属层需采用溅镀结合电镀的方式制备，导电孔需采用腐蚀的方法进行。总体看来，绝缘层、金属层、导通孔的制备都面临挑战，良品率不高。目前虽有一些台湾企业开发出LED硅支架并量产，但良品率不超过60%。 陶瓷支架：提升散热效率满足高功率LED需求 陶瓷凭借本身材料的特性，有效的弥补了金属支架所具有的缺陷，从而改善支架的整体散热效果。目前可用作陶瓷支架的陶瓷材料中，BeO虽然导热系数高，但其线膨胀系数与硅（Si）相差很大，且制造时有毒，限制了自身的应用；BN具有较好的综合性能，但作为支架材料，没有突出的优点，而且价格昂贵，目前只是处于研究和推广中；碳化硅（SiC）具有高强度和高热导率，但其电阻和绝缘耐压值较低，金属化后键合不稳定，会引起热导率和介电常数的改变，作为绝缘性封装支架材料还需要继续研究。Al2O3陶瓷支架虽是目前产量最多、应用最广的陶瓷基片，但由于其热膨胀系数相对Si单晶偏高，导致Al2O3陶瓷基片并不太适合在高频、大功率、超大规模集成电路中使用。目前AlN被认为是新一代半导体支架和封装的理想材料。 AlN陶瓷材料从20世纪90年代开始得到广泛地研究而逐步发展起来，是目前普遍认为很有发展前景的电子陶瓷封装材料。AlN陶瓷支架的散热效率是Al2O3的7倍之多，AlN支架应用于高功率LED的散热效益显着，进而大幅提升LED的使用寿命。AlN支架的缺点是即使表面有非常薄的氧化层也会对热导率产生较大影响，只有对材料和工艺进行严格控制才能制造出一致性较好的AlN支架。斯利通陶瓷支架，每一道工序都严格把控，更加值得信任。 斯利通陶瓷支架使用DPC工艺（直接镀铜），利用薄膜制造技术——真空镀膜方式于陶瓷上溅镀结合于铜金属复合层，使铜与陶瓷有着超强结合力，接着以黄光微影之光阻被复曝光、显影、蚀刻、去膜工艺完成线路制作，最后再以电镀/化学镀沉积方式增加线路的厚度，待光阻移除后即完成金属化线路制作。DPC产品具备线路精准度高与表面平整度高的特性，非常适用于LED覆晶/共晶工艺，配合高导热的陶瓷基体，显着提升了散热效率，是最适合高功率、小尺寸LED发展需求的陶瓷散热支架。 DPC陶瓷支架更加符合高密度、高精度和高可靠性的未来发展方向，对于制造商们来说，它是一种更可行的选择。

在LED照明市场，由于高亮度、高光效、低成本的灯具是未来市场需求的主力产品，间接促使封装企业越来越多地选择热电分离、超薄、发光角度大的封装支架。在背光市场，受益LED液晶电视市场的快速增长，小尺寸背光支架销量快速增长；在LED显示屏市场，越来越高清的显示屏是未来市场发展趋势，LED支架尺寸呈现出小型化特征，使得小尺寸的支架越来越受到封装、应用企业的青睐。 LED封装支架市场竞争格局 中国现有的LED市场需求量为约2000亿只，且每年还在增长。从整体产业来看，我国目前70%的产能集中于下游的应用环节，缺乏核心的技术和专利。表面贴装式LED精密支架产业为LED封装产业配套，属于产业链的中游，具有较高的技术含量，目前主要由日本和韩国企业所垄断，国内LED封装企业需要大量从海外进口，无法形成本地化配套和体现成本优势，对我国LED产业形成制约。 大功率LED需求发烫 陶瓷LED支架引“热潮” 随着LED照明应用的成熟，大功率LED需求发烫，LED封装厂近年来积极导入适用于高功率的COB支架，但也有业者指出，COB支架制程与过去PPA支架差异较大，从设备建置的角度来看，业者朝EMC支架的意愿较高，据悉，采用EMC支架的LED目前已over-drive至3W，并正朝向5W前进。 陶瓷支架无疑是2017年封装产业的一大焦点，陶瓷支架由过去用于2-3WLED快速发展至5-8WLED，加上价格加速下滑，同步威胁过去用于小功率的EMC支架。不过，支架业者认为，陶瓷支架的制程与半导体较相近，对于以半导体为基础的厂商较有利，相较之下，过去专精于LED市场的支架厂与封装厂则需要增加设备的采购与制程的改变，面临较大的资本支出压力。 从第一代的PPA到第二代的EMC，一直到现在第三代的陶瓷材料。LED封装经历了多次的技术升级和产品换代。 创新技术应用 树行业里程碑 2016年，多家国内LED封装上市公司公布的财报数据显示，行业开始步入低毛利时代，增量不增利成为当前封装行业普遍面临的问题。而白光封装器件每年平均价格下降幅度更是超过30%，这促使封装企业不得不作出思考，封装是否已经到了一个迫切求变的新阶段?众所周知，新材料、新工艺的研发和导入，是促使封装企业做出改变的关键所在。 在此背景下，一种全新的封装形式开始进入人们的视野——即陶瓷支架。陶瓷支架是采用新的陶瓷材料和蚀刻技术在Molding设备的封装下的一种高度集成化的框架形式。 在这个飞速发展变化的行业里，企业无时无刻都在被一股股横向、纵向的强大力量所牵引。斯利通选择顺势而为，毅然推出了具有高耐热、抗UV、高度集成、通高电流、体积小等特点的陶瓷支架。在LED要求高度集成、降低光的成本、高可靠性的前提下，它有着EMC和PPA无法比拟的优势。 采用陶瓷材料的封装，不但可实现大规模生产，降低生产成本，设计灵活，尺寸可设计，更小、易切割。还可以在很小的体积上驱动很高的瓦数，将原有产品性能提升五倍以上，从而压低成本。 此外，由于陶瓷支架的导热率、力学、粘结和耐腐蚀性能优异，固化收缩率和热膨胀系数小、尺寸稳定性好。工艺性好和综合性能佳的特点，注定了它必将在LED封装领域大放异彩。 陶瓷支架引发行业热潮 2012 年以来国内封装市场规模稳定上升。其中2014 年至 2016 年，我国 LED 封装环节产值由 517 亿增长至 748 亿元，年均复合增长率为 20％。 2009－2016 年我国 LED 产业封装环节产值（单位：亿元） 陶瓷支架产品带动具备供应力的斯利通迎来了销售旺季，也让其站在更高位置，在封装市场与三安、科锐、爱迪生、瑞丰、亿光等实力企业对接，成破局之势。 目前，内地照明厂商积极转入LED照明，为求减少LED单颗使用量，以降低出货之后的维修成本，而转向采用高功率LED、高亮度LED。但是，使用1瓦以上散热佳的LED几乎是美国LED大厂科锐的天下，其价格对内地照明厂而言仍嫌偏高。 因此，斯利通寻找替代材料的过程中，陶瓷作为封装支架的概念技术成了高性价比的不二选择，这将有效降低单一照明成品的成本达2-5成，同时带动了这波陶瓷支架在明年可望一跃成为斯利通的主流技术。 新材料的开发一直深受封装企业的关注，高亮度LED的发展趋势，得益于封装材料的每一代变迁。斯利通相关负责人表示，如今产业技术升级和已经成为中国LED照明行业发展的主线，斯利通在提升产品创新升级的同时，也加快协助中国的照明品牌走向世界的步伐。 LED封装支架市场前景与思考 针对LED应用市场的需求量增长，相应的LED封装市场增速也随之加快，尤其是大功率LED封装增长更为迅速，也逐渐成为LED封装市场的主流趋势。 但是从整体上来看，虽然我国LED产业发展企业众多，但行业中大企业不多，小企业成群并且技术实力参差不齐现象，从企业份额来看，排名前五的本土企业仅占总体产值的10%左右，企业实力分散，产业集中度不高是中国LED封装产业竞争格局的重要写照。虽然国内出现了部分优势的生产LED封装支架企业，但是半导体照明节能产业是国家重点扶持的战略性增长产业，还需国家着力支持其国产化。