LED散热基板之厚膜与薄膜制程差异分析

最佳化大功率LED之厚膜技术根据美国能源部能源效率和可再生能源办公室提供的资讯，散热是成功设计大功率LED系统的最重要因素之一。

发光二极管只能将20%到30%的电能转化为可见光，其余转化为热量，必须从大功率LED芯片导入电路板和散热片。

多余的热量会减少LED的光输出，缩短其寿命。

因此，散热效率的提升对于最佳化大功率LED的性能潜力非常重要。

用散热基板替代目前，用于高功率/高亮度用途的LED基板或模组被銲接到一个金属基印刷电路板(MCPCB)、增强散热型印刷电路板或陶瓷基板上，然后将基板黏接到散热片上。

虽然这种配置在LED行业广泛应用，但它不是最佳的散热方法，而且制造成本可能很高。

MCPCB和增强散热型印刷电路板具有良好的散热性能，但设计灵活度有限，而且如果需要提高散热效能，成本可能很高，原因是需要额外花费散热孔加工费用和昂贵的导热绝缘材料费用。

陶瓷基板可以采用导热性不强但价格便宜的陶瓷(如氧化铝陶瓷)，也可以采用导热性强但价格十分昂贵的陶瓷(如氮化铝陶瓷)。

总而言之，陶瓷基板的成本高于MCPCB和增强散热型印刷电路板基板。

为替代上述基板，大功率LED厂商正在测试直接在铝基板上制作电路的方法，因为这种方法能提供优良的导热性。

由于其优势，LED产业有兴趣采用铝，但在铝基板上制作LED电路需要绝缘层。

现在，厚膜技术的进展使大功率LED产业能够获得使用铝基板的好处。

厚膜散热浆料供应商贺利氏材料技术公司研制的铝基板用材料系统(IAMS)是一种低温烧结(低于600℃)的厚膜绝缘系统，可以印刷和烧结在铝基板上。

IAMS材料系统包含介电浆料、银导电浆料、玻璃保护层和电阻浆料。

这些材料都适合于3000、4000、5000和6000系列铝基板。

IAMS的优点贺利氏公司厚膜材料部全球LED专案经理近藤充先生说：“IAMS是为铝基板设计的绝缘系统。

铝无法承受超过摄氏660度以上的温度，标准的厚膜产品基于陶瓷，必须在高温下烧结，温度高达摄氏800度至900度。

薄膜与厚膜技术介绍与对比薄膜与厚膜技术相对于三维块体材料，所谓膜，因其厚度及尺寸比较小，一般来说可以看做是物质的二维形态。

利用轧制、捶打、碾压等制作方法的为厚膜，厚膜（自立膜）不需要基体、可独立成立；由膜的构成物堆积而成的为薄膜，薄膜（包覆膜）只能依附在基体之上。

膜的主要功能分为三种：电气连接、元件搭载、表面改性。

1.电气连接。

电路板及膜与基板互为一体，元器件搭载在基板上达到与导体端子相互连接。

2.元件搭载。

不论采用引线键合还是倒装片方式，芯片装载在封装基板上需要焊接盘。

而元器件搭载在基板上，不论采用DIP还是SMT方式都依赖导体端子，其中焊接盘和导体端子都是膜电路重要的部分。

3.表面改性。

通过膜的使用可以使材料在某些性能上得到改性，如增加材料的耐磨性、抗腐蚀性、耐高温性等等。

薄膜技术介绍一、薄膜材料1.导体薄膜主要用于形成电路图形，为半导体芯片、元件、电阻、电容等电路搭载部件提供金属化及相互引线。

值得注意的是，成膜后造成膜异常的原因包括：严重的热适配导致应力过剩，膜层的剥离导致电路断线；物质物理性质的原因，如热扩散、电迁移、反应扩散等。

2.介质薄膜因其优良的电学性、机械电性及光学电性在电子元器件、光学器件、机械器件等领域具有较大应用。

其成膜方法有MO、CVD、射频磁控溅射、粒子束溅射等。

3.电阻薄膜常用的制作方法有真空蒸镀、溅射镀膜、电镀、热分解等。

4.功能薄膜在传感器、太阳能电池、光集成电路、显示器、电子元器件等领域具有广泛的应用。

二、成膜方法1.干膜。

真空蒸镀原理为镀料在真空中加热、蒸发，蒸汽析出的原子及原子团在基板上形成薄膜；溅射镀膜原理为将放电气体导入真空，通过离子体中产生的正离子的加速轰击，使原子沉积在基板上；CVD指气态原料在化学反应下形成固体薄膜在基板上形成沉积的过程。

2.湿膜。

依据电场反应，金属可在金属盐溶液中析出成膜。

其中，电镀的还原能量由外部电源提供；化学镀利用添加还原剂的方法，促成分解成膜。

LED陶瓷基板的技术分析与现状——本资料由·东莞市中实创半导体照明有限公司/ 工程部·整理与撰写——摘要：陶瓷基板材料以其优良的导热性和气密性，广泛应用于功率电子、LED封装、多芯片模块等领域。

本文简要介绍了目前LED封装陶瓷基板的技术现状与以后的发展。

关键字:LED陶瓷基板 LED产业（一）前言：陶瓷基板材料以其优良的导热性和气密性，广泛应用于功率电子、LED封装、多芯片模块等领域。

LED散热基板的选择亦随着LED之线路设计、尺寸、发光效率…等条件的不同有设计上的差异，以目前市面上最常见的可区分为：①系统电路板，其主要是作为LED最后将热能传导到大气中、散热鳍片或外壳的散热系统，而列为系统电路板的种类包括：铝基板(MCPCB)、印刷电路板(PCB)以及软式印刷电路板(FPC)；②LED芯片基板，是属于LED芯片与系统电路板两者之间热能导出的媒介，并藉由共晶或覆晶与LED芯片结合。

为确保LED的散热稳定与LED芯片的发光效率，近期许多以陶瓷材料作为高功率LED散热基板之应用，其种类主要包含有：低温共烧多层陶瓷(LTCC)、高温共烧多层陶瓷(HTCC)、直接接合铜基板 (DBC)、直接镀铜基板(DPC)四种，以下本文将针对陶瓷LED芯片基板的种类做深入的探讨。

（二）陶瓷基板的定义和性能：1．定义：陶瓷基板是以电子陶瓷为基的，对膜电路元件及外贴切元件形成一个支撑底座的片状材料。

按照陶瓷基片应用领域的不同，又分为HIC（混合集成电路）陶瓷基片、聚焦电位器陶瓷基片、激光加热定影陶瓷基片、片式电阻基片、网络电阻基片等；按加工方式的不同，陶瓷基片分为模压片、激光划线片两大类。

2．陶瓷基板的性能：（1）机械性质Ø有足够高的机械强度，除搭载元件外，也能作为支持构件使用；Ø加工性好，尺寸精度高；容易实现多层化；Ø表面光滑，无翘曲、弯曲、微裂纹等。

（2）电学性质Ø绝缘电阻及绝缘破坏电压高；Ø介电常数低；Ø介电损耗小；Ø在温度高、湿度大的条件下性能稳定，确保可靠性。

参数意义：浆料内颗粒尺寸分布和弥散的度量
测量工具：细度计
测量结果：能得到颗粒
的最大、最小和平均粒径
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超大规模集成电路硅衬底抛光
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固体粉末百分比含量
参数意义：有效物质与粘贴成分的质量与浆料总质量 的比值，一般为85％～92％〔质量百分比〕。
测量方法：取少量浆料样品称重，然后放在大约 400℃的炉子里直到所有的有机物烧尽，重新称量样 品。
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提供元器件与膜布线之间以及与更高一级组装的电互连。
提供端接区以连接厚膜电阻。
提供多层电路超导大规体模层集成之电间路硅的衬电底连抛光接。
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厚膜导体材料有三种根本类型：
可空气烧结：由不容易形成氧化物的贵金属制成的，主要 的金属是金和银，它们可以是纯态的，也可与钯或与铂存 在于合金化的形式。
印刷后，必须有足够的时间使浆料粘度增加到接近 静止粘度〔流平〕，如果在流平前把浆料置于烘干 工艺的条件下，那么浆料由于温度的升高而变得稀 薄，印出的图形将会丧失线条的清晰度。
浆料粘度的调节：
参加适当的溶剂可以很容易的降低粘度，当浆料罐 已开启屡次或把浆料从丝网返回罐中时，常常需要 这么做。
增加浆料的粘度是很困难的，需要参加更多的不挥
2021/5/28 更为困难。
超大规模集成电路硅衬底抛光
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2021/5/28
〔2〕金属氧化物材料：一种纯金属例如Cu、Cd与浆料 的混合物
粘贴机理：纯金属在基板外表与氧原子反响形成氧化物， 金属与其氧化物粘接并通过烧结而结合在一起。属于 氧化物键合或分子键合。
特点：与玻璃料相比，这一类浆料改善了粘接性。但烧 结温度较高，一般在950～1000℃下烧结，加速了厚 膜烧结炉的损耗，炉体维护频率高。

LED知识大全：LED散热［附详细图表］2011-03-07 15:55:08 文章来源：OF week半导体照明网作者：茅于海导读:LED的散热现在越来越为人们所重视，这是因为LED的光衰或其寿命是直接和其结温有关，散热不好结温就高，寿命就短，依照阿雷纽斯法则温度每降低10℃寿命会延长2倍。

关键字LED散热LED光衰结温LED的散热现在越来越为人们所重视，这是因为LED的光衰或其寿命是直接和其结温有关，散热不好结温就高，寿命就短，依照阿雷纽斯法则温度每降低10℃寿命会延长2倍。

从Cree 公司发布的光衰和结温的关系图（图1）中可以看出，结温假如能够控制在65°C，那么其光衰至70％的寿命可以高达10万小时！这是人们梦寐以求的寿命，可是真的可以实现吗？是的，只要能够认真地处理它的散热问题就有可能做到！遗憾的是，现在实际的LED灯的散热和这个要求相去甚远！以致LED灯具的寿命变成了一个影响其性能的主要问题，所以必须要认真对待！图1：光衰和结温的关系(点击图片放大)而且，结温不但影响长时间寿命，也还直接影响短时间的发光效率，例如Cree公司的XLamp7090XR-E的发光量和结温的关系如图2所示。

图2：结温和发光量的关系(点击图片放大)假如以结温为25度时的发光为100%，那么结温上升至60度时，其发光量就只有90%；结温为100度时就下降到80%；140度就只有70%。

可见改善散热，控制结温是十分重要的事。

除此以外LED的发热还会使得其光谱移动；色温升高；正向电流增大（恒压供电时）；反向电流也增大；热应力增高；荧光粉环氧树脂老化加速等等种种问题，所以说，LED的散热是LED灯具的设计中最为重要的一个问题。

第一部分LED芯片的散热一、结温是怎么产生的LED发热的原因是因为所加入的电能并没有全部转化为光能，而是一部分转化成为热能。

LED的光效目前只有100lm/W，其电光转换效率大约只有20~30%左右。

散熱基板材質之比較
基板材料
印刷電路板(FR4)
特性
低效能低價位(CTE= 13-17ppm, K=0.36W/m.K) 大尺寸, up to .004” (100um) Cu thickness
中高價位, 高熱膨脹(17-23ppm) 介電層熱傳導率差(1-3W/K), 操作溫度最高只達140C, 製程溫度只達250-300C 大尺寸(18 x 24”),銅箔厚度可達1-20mil 中高價位, 低熱膨脹(4.9-8ppm), 中高熱傳導率(24-170W/MK) 小尺寸(<4.5” sq) 適用極高操作溫度, 容易處理高功率元件 中高價位, 低熱膨脹(5.3-7.5ppm 高熱效能(24-170W/MK) 最大尺寸5”x7” 適用於極高操作溫度及製程溫度(up to 800C ) 易於處理高功率極高電流元件
金屬芯印刷電路板(MCPCB)
陶瓷基板(Al2O3/AlN/SiC)
陶瓷直接接合銅箔
此圖表資料來源:工研院材化所
LED傳熱途徑

依據不同的封裝技術，其散熱方法亦有所不同，而LED 各種散熱途徑方法約略可以下圖一示意之：
圖 一 LED 散 熱 途 徑 示 意 圖
散熱途徑說明： 1.從空氣中散熱 2. 熱能直接由System circuit board導出 3. 經由金線將熱能導出 4. 若為共晶及Flip chip製程，熱能將經由通孔至系統電路板而導出
Arlon、Elite(EMC)、Nanya Ventec、DENKA
最小值 Min Copper line width Min Space between copper line Min Space between copper land and copper line Min Space between copper land and punched hole. Annular Ring Capability Space between copper land and copper land (With S/M dam) Min space from copper land to any edge of the board. Min Space between copper land and punched hole. Min space of slot edge to board outline Min. Warp & Twist tolerance for A1-base Min. Warp & Twist tolerance for heavy copper

➢薄膜技术
薄膜技术是一种减法技术，在整个基板上覆几层金属
膜，一些不需要的部分被光刻掉。用光刻工艺形成的 图形比厚膜工艺能够形成的线条更窄、边缘更清晰。 这个特性促进了薄膜技术在高密度和高频领域的应用 薄膜技术利用热蒸镀、电子束蒸镀、溅镀、化学气相 沉积等薄膜镀着技术配合微影成像与蚀刻等技术在基 板上制成导线电路与各种电阻、电容等元件。
➢厚膜技术
厚膜技术是采用丝网印刷和烧结等工艺，将传统无
源元件（电阻、电容）及导线电路形成于散热良好 的陶瓷绝缘基板表面。 厚膜技术的基本内容是印刷和烧结。 网印是使用刮刀将导体浆料、电阻浆料和介质浆料 等刷过镂刻有电路图形的网板或金属板，以在陶瓷 基板表面形成所需的电路、电阻、电容图形，再经 过烧结或聚合完成膜与基板的粘接。 烧结技术也包括陶瓷基板的制作。
✓ 电容材料 氧化钽（Ta2O5）、氮化硅（Si3N4）
✓ 绝缘层材料 氧化硅、聚亚醯胺
光刻
在光刻工艺中，基板上涂一层光敏材料，紫外线透过在玻璃 上形成的图案对光敏材料进行曝光。不需要的材料，即没有 被光刻胶保护的部分，可以通过“湿法”（化学）刻蚀来去 除，也可以通过“干法”（溅散）刻蚀去除。
化学刻蚀仍然是薄膜刻蚀的最常用的方法，但许多制造商 用采用溅射刻蚀。在这项技术中，基板覆盖上光刻胶，与化 学刻蚀完全一样的方法露出图形。接着将基板放置于等离子 体内，加上电位。实际上，在溅散刻蚀过程中基板起靶的作 用，气体离子轰击薄膜的暴露部分除去不需要的材料。光刻 胶膜比溅散的薄膜厚很多，故它是不受影响的。
先用丝绸、尼龙或不锈钢丝编织成的网绷紧在框架上 ，再将刻有导体或电阻图形的有机膜或金属箔（称掩模 ）贴到丝网上。
印刷时，将基板放在丝网下面，而将浆料放在丝网上 面，然后用橡胶或塑料制成的刮板以一定的速度和压力 在丝网上移动，使它通过掩模上的开孔图形而漏印到基 板上，于是在基板上便得到该浆料印出的所需图形。

摘要led具有节能、省电、高效、反应时间快等特点已得到广泛应用，但是led发光时所产生的热能若无法导出，将会导致led工作温度过高，从而影响led灯的寿命、光效以及稳定性。

本文从led温度产生的原因出发，分析led灯的散热途径以及陶瓷散热基板技术。

【关键词】led灯散热陶瓷基板led半导体照明芯片工作时发的光线是不含紫外线和红外线的，因此它的光线不能带走热量，所以工作时温度就会不断上升。

为了降低led工作温度，延长led灯的寿命就必须要把它发光时产生的热能及时导出。

led 从芯片到整个散热器的每一个环节都必须充分考虑散热。

任何一个环节不当的设计都会引起严重的散热问题。

1 温度对led灯的影响led的光衰表明了它的寿命，随着使用的时间，亮度会就越来越暗，直到最后熄灭。

通常定义衰减30%的时间作为其寿命。

led温度与寿命的关系图如图1所示，从图中我们可以看到，led灯的寿命随着工作温度的升高而缩短。

图2是结面温度与发光量之间的关系图，如果结温为25度时发光为率100%的话，那么当结温上升到50度时，发光率下降到95%；100度时下降到80%；150 度就只有68%。

2 led温度产生原因分析led发热是因为加入的电能只有约20%-30%转换成了光能，而一大部分都转化成了热能。

led结温的产生是由于两个因素所引起的。

（1）pn区载流子的复合率并不是100%，也就是电子和空穴复合的时候不全都产生光子，泄漏电流及电压的乘积就是这部分产生的热能。

但现在内部光子效率已经接近于90%，因此这部分热能并不是led结温产生的主要因素。

（2）导致led结温的是主要因素是内部复合产生的光子不能全部射出到芯片外部而转化的热能，目前这种外部量子效率只有30%左右，其大部分都转化为热量了。

led散热可以通过以下途径实现：（1）从空气中散热；（2）热能直接由电路板导出；（3）经由金线将热能导出；（4）若为共晶及flip chip 制程，热能将经由通孔至系统电路板而导出。

厚膜陶瓷基片的热导率研究及其在散热封装中的应用近年来，随着电子设备的不断发展，其散热问题愈发凸显。

由于高功率集成电路（IC）的大量集成，其在运行过程中产生的热量也越来越多。

为了保证电子设备的正常运行和寿命，散热封装技术变得至关重要。

而厚膜陶瓷基片就是一种可行的散热材料，其具有优异的热导率和可靠的性能，因此在散热封装中得到了广泛应用。

首先，我们来研究一下厚膜陶瓷基片的热导率。

热导率是一个材料的重要物理性质，它代表了材料传热能力的大小。

对于散热封装中的应用来说，高热导率材料能够更有效地传导产生的热量。

厚膜陶瓷基片是一种多层复合材料，由铜箔和陶瓷层组成。

其中，陶瓷层通常由氧化铝、氮化铝等材料制成。

研究表明，厚膜陶瓷基片的热导率通常远高于其他常见散热材料，如有机基板和玻璃纤维基板。

其次，厚膜陶瓷基片的热导率高主要有以下几个原因。

首先，厚膜陶瓷基片的铜箔层具有较高的热导率。

铜是一种优良的导热金属，其热导率远高于其他常见金属。

其次，陶瓷层的热导率也较高。

一些陶瓷材料，如氧化铝、氮化铝等，具有较高的热导率，可以有效地传导热量。

此外，厚膜陶瓷基片的多层结构也能够提高其整体的热导率。

每一层的热传导效果叠加在一起，使得整个基片具有更高的热导率。

厚膜陶瓷基片在散热封装中的应用广泛，其优势主要体现在以下几个方面。

首先，由于厚膜陶瓷基片具有较高的热导率，可以更有效地传导产生的热量。

这对于高功率IC的散热封装来说非常重要，可以提高设备的稳定性和可靠性。

其次，由于陶瓷层的良好绝缘性能，厚膜陶瓷基片可以有效地隔离电路板上的不同元器件，避免了短路和其他电磁干扰。

此外，厚膜陶瓷基片还具有良好的机械性能和耐高温性能，可以满足复杂环境下的使用需求。

随着科技的不断进步，厚膜陶瓷基片也在不断发展和改进。

目前，研究人员通过改变陶瓷材料的组成、优化热传导路径等方式来提高厚膜陶瓷基片的热导率。

此外，还有一些新的散热材料正在被研究和应用，如石墨烯、氮化硼等。

薄膜电阻和厚膜电阻的制造工艺有何不同？电阻是一种用来限制电路中电流流动的器件，它的基本单位是欧姆（Ω）。

电子元器件中常见的电阻包括薄膜电阻和厚膜电阻。

这两种电阻的制造工艺、性能和应用场景有所不同。

一、薄膜电阻薄膜电阻采用类蒸发的方法将电阻率材料蒸镀于绝缘材料表面制成。

它的制造工艺相对比较复杂，需要在真空环境下进行精细的材料蒸发和成膜过程。

常用的绝缘材料是陶瓷基板，这种电阻常用于需要高精度、低漂移的电路中，如模拟电路、计算机、通讯电路等。

下面是薄膜电阻的一些特点：1、膜层薄：一般小于1μm，具有良好的热扩散性。

2、精度高：薄膜电阻的精度可以做到0.01%和0.1%。

3、温度系数低：温度系数是指在一定温度范围内，电阻值随温度变化的大小。

薄膜电阻的温度系数可以做到小于10PPM/℃，即使在温度变化较大的情况下，电阻值也能保持稳定。

4、尺寸小：由于膜层非常薄，因此薄膜电阻体积小、重量轻。

5、价格高：由于制造工艺的复杂性以及高精度、低漂移的特性，薄膜电阻的价格相对比较高。

二、厚膜电阻厚膜电阻器，又称：片式固定电阻器。

它采用厚膜工艺印刷而成，通常采用的绝缘材料是玻璃和塑料基板。

厚膜电阻器分为大功率电阻和精密电阻两种类型，主要应用于电源、逆变、滤波、配电等各种类型的电路中。

下面是厚膜电阻的一些特点：1、膜层厚：厚膜电阻的膜层一般大于10μm。

2、精度低：常见的精度有1%、5%、10%等，一般精度无法满足高精度电路的需求。

3、温度系数高：温度系数一般较大，难以做到低温漂移。

4、尺寸大：膜层较厚，电阻器体积和重量较大。

5、价格低：由于制造工艺较为简单，因此价格相对便宜。

三、如何区分薄膜电阻和厚膜电阻1、根据膜层厚度。

厚膜电阻的膜层一般大于10μm，而薄膜电阻的膜层一般小于1μm。

2、根据制造工艺。

厚膜电阻一般采用丝网印刷工艺，薄膜电阻则采用真空蒸发、磁控溅射等工艺方法。

3、根据精度。

厚膜电阻的精度较低，一般为1%、5%、10%等，而薄膜电阻的精度可以达到0.01%和0.1%。

厚膜技术与薄膜技术嘿，朋友们！今天咱来聊聊厚膜技术和薄膜技术。

你说这厚膜技术啊，就像是个敦实的大力士！它特别皮实，能扛得住各种环境的折腾。

厚膜技术做出来的东西，那可真是扎实可靠，就好像是家里那用了好多年还特别顺手的老物件。

它在电子领域那可是立下了汗马功劳，很多重要的电子器件里都有它的身影呢。

再看看薄膜技术，哎呀呀，这可真是个精细的小精灵！它能把各种材料弄得薄薄的，就跟那薄如蝉翼似的。

薄膜技术做出来的玩意儿那叫一个精致，就好比是一件精美的艺术品。

它在一些对精度要求特别高的地方可就大显身手啦，比如说那些高科技的电子产品，没有薄膜技术还真不行。

你想想看，要是没有厚膜技术，那些大型的电子设备还不得摇摇晃晃，随时可能出问题呀！而要是没有薄膜技术，那些小巧玲珑的高科技玩意儿怎么能做得那么精致，让我们爱不释手呢？厚膜技术就像是一个默默奉献的老黄牛，虽然不起眼，但是没它真不行。

它能让电子设备稳定运行，给我们提供可靠的服务。

薄膜技术呢，则像是一个时尚的弄潮儿，总是走在科技的前沿，给我们带来惊喜。

比如说在太阳能领域，厚膜技术可以让太阳能板更坚固耐用，而薄膜技术能让太阳能板更高效地吸收阳光。

这不就是完美的组合嘛！它们俩就像是一对好搭档，相互配合，共同为我们的生活带来便利和进步。

在医疗领域，厚膜技术能让医疗设备更稳定可靠，保障病人的安全。

薄膜技术呢，则能让一些检测仪器更加灵敏准确，帮助医生更好地诊断病情。

这多重要啊，是不是？所以说啊，厚膜技术和薄膜技术都是我们生活中不可或缺的好帮手。

它们各有各的优点，各有各的用处。

我们可不能小瞧了它们，要好好珍惜它们给我们带来的便利和好处。

它们就像是我们生活中的宝藏，等待着我们去发现和利用。

你说对不对呢？总之，厚膜技术和薄膜技术都是非常了不起的技术，它们在不同的领域发挥着重要的作用，让我们的生活变得更加美好。

让我们为它们点赞，为科技的进步加油！。

薄膜/厚膜电路制作工艺
一、薄膜电路工艺
采用通过磁控溅射，图形化光刻，干法湿法蚀刻，电镀加厚工艺，在陶瓷基板上制作出超细线条电路图形。

在薄膜工艺中，基于薄膜电路工艺，通过磁控溅射实现陶瓷表面金属化，通过电镀实现铜层和金成的厚度大于10微米以上。

即 DPC( Direct Plate Copper-直接镀铜基板)。

二、厚膜电路工艺
1、HTCC(High-Temperature Co-fired Ceramic)
2、LTCC(Low-Temperature Co-fired Ceramic)
3、DBC(Direct Bonded Copper)
陶瓷基板制作工艺中的相关技术：
1、钻孔：利用机械钻孔产生金属层间的连通管道。

2、镀通孔：连接层间的铜线路钻孔完成后，层间的电路并未导通，因此必须在孔壁上形成一层导通层，借以连通线路，这个过程一般业界称谓“PTH制程”，主要的工作程序包含了去胶渣、化学铜和电镀铜三个程序。

3、干膜压合：制作感光性蚀刻的阻抗层。

4、内层线路影像转移：利用曝光将底片的影像转移至板面。

5、外层线路曝光：经过感光膜的贴附后，电路板曾经过类似内层板的制作程序，再次的曝光、显影。

这次感光膜的主要功能是为了定义出需要电镀与不需要电镀的区域，而我们所覆盖的区域是不需要电镀的区域。

6、磁控溅射：利用气体辉光放电过程中产生的正离子与靶材料的表面原子之间的能量和动量交换，把物质从源材料移向衬底，实现薄膜的淀积。

1、简介LED模组现今大量使用在电子相关产品上，随着应用范围扩大以及照明系统的不断提升，约从1990年开始高功率化的要求急速上升，尤其是以白光高功率型式的需求最大，现在的照明系统上所使用之LED功率已经不只1W、3W、5W甚至到达10W以上，所以散热基板的散热效能俨然成为最重要的议题。

影响LED散热的主要因素包含了LED芯片、芯片载板、芯片封装及模组的材质与设计，而LED及其封装的材料所累积的热能多半都是以传导方式散出，所以LED芯片、基板及LED芯片封装的设计及材质就成为了主要的关键。

2、散热基板对于LED模组的影响LED从1970年以后开始出现红光的LED，之后很快的演进到了蓝光及绿光，初期的运用多半是在一些标示上，如家电用品上的指示，到了2000年开始，白光高功率LED的出现，让LED的运用开始进入另一阶段，像是户外大型看版、小型显示器的背光源等，但随着高功率的快速演进，预计从2010年之后，车用照明、室内及特殊照明的需求量日增，但是这些高功率的照明设备，其散热效能的要求也越益严苛，因陶瓷基板具有较高的散热能力与较高的耐热、气密性，因此，陶瓷基板为目前高功率LED最常使用的基板材料之一。

然而，目前市面上较常见的陶瓷基板多为LTCC或厚膜技术制成的陶瓷散热基板，此类型产品受网版印刷技术的准备瓶颈，使得其对位精准度上无法配合更高阶的焊接，共晶(Eutectic)或覆晶(Flip chip) 封装方式，而利用薄膜工艺技术所开发的陶瓷散热基板则提供了高对位精准度的产品，以因应封装技术的发展。

2.1、散热基板的选择就LED芯片承载基板的发展上，以承载芯片而言，传统PCB的基板材质具有高度商业化的特色，在LED发展初期有着相当的影响力。

然而，随着LED功率的提升，LED基板的散热能力，便成为其重要的材料特性之一，为此，陶瓷基板逐渐成为高效能LED的主要散热基板材料(如表一所示)，并逐渐被市场接受进而广泛使用。

LED照明电源社区LED散热途径分析与改善趋势要点提示：¾ 散热途径分析¾ LED散热基板分析¾ LED陶瓷散热基板介绍与趋势¾ 国际大厂LED散热发展近况一般而言，LED发光时所产生的热能若无法导出，将会使LED结面温度过高，进而影响产品生命周期、发光效率、稳定性，而LED结面温度、发光效率及寿命之间的关系，以下将利用关系图作进一步说明。

图一为LED结面温度与发光效率之关系图，当结面温度由25℃上升至100℃时，其发光效率将会衰退20%到75%不等，其中又以黄色光衰退75%最为严重。

此外，当LED的操作环境温度愈高，其产寿命亦愈低(如图二所示)，当操作温度由63℃升到74℃时，LED平均寿命将会减少3/4。

因此，要提升LED的发光效率，LED系统的热散管理与设计便成为了一重要课题，在了解LED散热问题之前，必须先了解其散热途径，进而针对散热瓶颈进行改善。

进入LED照明电源社区，参与LED照明电源、LED驱动电路、LED驱动IC相关技术讨论 /public/club/ledindexLED照明电源社区散热途径依据不同的封装技术，其散热方法亦有所不同，图三展示了LED各种散热途径：1.从空气中散热2.热能直接由电路板导出3.经由金线将热能导出4.若为共晶及Flip chip制程，热能将经由通孔至系统电路板而导出一般而言，LED晶粒(Die)以打金线、共晶或覆晶方式连结于其基板上(Substrate of LED Die)而形成一个LED晶片(chip)，而后再将LED晶片固定于系统的电路板上(System circuit board)。

因此，LED可能的散热途径为直接从空气中散热(如图三途径1所示)，或经由LED晶粒基板至系统电路板再到大气环境。

而散热由系统电路板至大气环境的速率取决于整个发光灯具或系统之设计。

然而，现阶段的整个系统之散热瓶颈，多数发生在将热量从LED晶粒传导至其基板再到系进入LED照明电源社区，参与LED照明电源、LED驱动电路、LED 驱动IC相关技术讨论 /public/club/ledindexLED照明电源社区统电路板为主。

LED芯片常用衬底材料选用比较对于制作LED芯片来说，衬底材料的选用是首要考虑的问题。

应该采用哪种合适的衬底，需要根据设备和LED器件的要求进行选择。

目前市面上一般有三种材料可作为衬底：1、蓝宝石（Al2O3）2、硅（Si）3、碳化硅（SiC）蓝宝石衬底通常，GaN基材料和器件的外延层主要生长在蓝宝石衬底上。

蓝宝石衬底有许多的优点：首先，蓝宝石衬底的生产技术成熟、器件质量较好；其次，蓝宝石的稳定性很好，能够运用在高温生长过程中；最后，蓝宝石的机械强度高，易于处理和清洗。

因此，大多数工艺一般都以蓝宝石作为衬底。

图1示例了使用蓝宝石衬底做成的LED芯片。

图1、蓝宝石作为衬底的LED芯片使用蓝宝石作为衬底也存在一些问题，例如晶格失配和热应力失配，这会在外延层中产生大量缺陷，同时给后续的器件加工工艺造成困难。

蓝宝石是一种绝缘体，常温下的电阻率大于1011Ω&middot;cm,在这种情况下无法制作垂直结构的器件；通常只在外延层上表面制作n型和p型电极（如图1所示）。

在上表面制作两个电极，造成了有效发光面积减少，同时增加了器件制造中的光刻和刻蚀工艺过程，结果使材料利用率降低、成本增加。

由于P 型GaN掺杂困难，当前普遍采用在p型GaN上制备金属透明电极的方法，使电流扩散，以达到均匀发光的目的。

但是金属透明电极一般要吸收约30%~40%的光，同时GaN基材料的化学性能稳定、机械强度较高，不容易对其进行刻蚀，因此在刻蚀过程中需要较好的设备，这将会增加生产成本。

蓝宝石的硬度非常高，在自然材料中其硬度仅次于金刚石，但是在LED器件的制作过程中却需要对它进行减薄和切割（从400nm减到100nm左右）。

添置完成减薄和切割工艺的设备又要增加一笔较大的投资。

蓝宝石的导热性能不是很好（在100℃约为25W/（m·K））。

因此在使用LED器件时，会传导出大量的热量；特别是对面积较大的大功率器件，导热性能是一个非常重要的考虑因素。

薄膜和厚膜贴片电阻的对比——百能云芯本文主要介绍了薄膜和厚膜贴片电阻的对比，本文字数约600字，阅读完全文需6分钟。

主要的区别厚膜和薄膜电阻不是实际厚度的电影，而是皮膜是如何应用到贴片的陶瓷基片表面（贴片电阻）或陶瓷圆棒（轴向电阻）。

薄膜电阻器是由真空溅射法（真空沉积）把电阻钯材附着到绝缘陶瓷基板上。

然后再将皮膜蚀刻，类似印刷电路板制造过程；也就是说，将表面涂有事先设计好的感光材料图样于皮膜，用紫外线照射，然后外露光敏涂料的激发，使覆盖的皮膜被蚀刻掉。

厚膜电阻器是由丝网印刷法，将厚厚的导电膏（Ceramic 和Metal ，称为Cermet 金属陶瓷），涂在氧化铝陶瓷基底。

这种复合材料含有玻璃和压电陶瓷（陶瓷）原料，然后在850度烤箱，烧结形成厚膜皮膜。

薄膜电阻器比厚膜更具有低温度系数TCR 和更确切的公差，这归功于溅射技术能定时控制。

但厚膜电阻器具有较好的耐电压、耐冲击的承受能力，因为较厚的皮膜。

FH 系列是在高密度陶瓷基板上运用真空溅镀方式来生产，制程中不断求新求进，达到高精度0.01%及温度系数（TCR ）5ppm ，提供完整尺寸0402/0603/0805/1206/2010/2512及阻值范围。

贴片耐冲击电阻PWR 系列，高额定功率，改进工作额定电压，耐脉冲性能，常应用于等离子等。

超精密贴片电阻AR 系列，温度系数只有50ppm ，超精密性0.01%~1%，TaN 和Ni/Cr 真空溅镀厚膜，常应用于精密量测仪器，电子通讯等。

贴片FCR 厚膜电阻系列是在真空中溅镀上一层合金电阻膜于陶瓷基板上，加玻璃材保护层及三层电镀而成，具有可靠度高，外观尺寸均匀，精确且有温度系数与阻值公差小的特性。

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LED照明灯具导热与散热设计材料优缺点的探讨导热部份：线路基板、填缝材料、外壳材料散热部份：外壳设计、表面设计、表面材料接下来，小编整理了关于这些材料优缺点，欢迎您加入来探讨。

导热部分一、线路基板玻璃纤维板优点：成本低廉，制作容易无需考虑绝缘层特性缺点：不适用散热片带电极之LED设计需将穿孔填锡，增加制程工序需加厚铜箔层以增加热传导效率铝基板优点：一般接受度高硬度较FR4高，与散热外壳热传导性较佳电气绝缘性高于玻璃纤维板缺点：价格较FR4高较无法在基板上置放其他电子组件绝缘层热导特性不易掌握铜基板优点：热导特性远高于铝基板比热值低，较易拉升传导温度具有铝基板相同优点缺点：成本高，一般设计无法适用具有铝基板相同缺点共金板优点：传导中心无阻绝，热导效率佳可适用于大功率多晶LED之基板应用缺点：不适用散热片带电极之LED应用成本过高不适用于1~5W功率之应用开模成本高复合材料板优点：热导系数最高，可达500W/mK斥热性高，不留热能于本体缺点：生产制造不易，加工程序困难材料稳定性差，有长时间使用之疑虑成本过高，难以商业化量产二、填缝材料导热膏优点：成本低廉，使用容易无特定加工工艺缺点：不易均匀涂布，易形成气泡产品长时间稳定性不佳，易固化，且固化后形成热阻隔加工时易造成污染其他部件，增加成本硅胶垫优点：长时间耐温性能佳，可耐温125~200°C温度越高，热传导性越佳具弹性特质，不易形成气泡缺点：成本高，增加产品成本厚度较高，一般在0.3mm以上热相变硅胶垫优点：具有一般硅胶垫的产品优势在高温时硅胶会软化以增加填缝效果及增加热导效率缺点：不易后制加工，且无法二次使用成本较高，增加产品成本三、外壳材料铝材-挤型(拉升)优点：热导系数高，传热速度快模具成本低，且长度可任意切割加工制作容易缺点：硬度/钢性较不足外观较无变化，美学设计不易鳍片散热，较易造成灰尘堆积铝材-压铸优点：外型可任意变化，美化外观可大量快速生产缺点：模具设计开发成本高开发时间长，不易修改设计导热塑料优点：绝缘性能高重量轻容易大量生产缺点：需开发成型模具，成本高，时间长导热能力差，整灯系统热阻高，不利LED寿命塑铝复合材优点：可相对降低系统热阻，增加LED光源寿命，且不降低绝缘性缺点：生产工艺复杂，增加生产成本增加产品重量散热部分一、外壳设计：鳍片设计可增加有效散热面积；注意鳍片高度与鳍片间隔之比例；注意鳍片高度与鳍片厚度之比例；注意鳍片基部与末端之宽度需不同。