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因LED照明需求的增加導致使用功率逐漸提升,因此散熱管理變得更為重要。

為了讓LED產生的熱消散,主要是藉由傳導及對流兩種方式,LED晶片經傳導把熱傳到大面積的散熱片上,再與空氣進行熱交換經空氣對流把熱帶走。

熱傳導雖是以等向性的方式傳遞,但在小面積的基板上多以垂直方向傳遞效應佔大多數,垂直方向相當於將熱阻串聯,所以多層結構的LED封裝,降低每層結構的熱阻顯得格外重要。

LED介面所產生的熱源,大部分多向下傳遞,所以總熱阻=晶片(PN)介面到焊料熱阻+焊料到基板熱阻+基板到載板熱阻+載板到空氣熱阻,由圖1可了解,固晶焊料的傳遞面積最小會有較大熱阻,因此,固晶技術的好壞大大影響了LED晶粒總熱阻的大小。

LED熱阻:

Rj-a= (Tj-Ta)/Pd
Rj-a=Rj-b+Rb-s+Rs-c+Rc-a

Tj:介面溫度
Ta:環境溫度
Pd:LED功率

現有的固晶方式主要有兩種,第1種為產業界最常見的銀膠固晶,此固晶方式多使用於低功率LED模組,而低溫銀膠是以銀粉混合不同比例環氧樹脂,當加入較多的環氧樹脂會有較佳的固晶強度,但導電與導熱係數會下降;反之增加銀粉添加量會導致固晶強度太差而造成品質不穩定。

因此銀膠最適合的配比之理論導熱係數只能達到25W/mK。再者此製程需要使用助銲劑(Flux)幫助固晶,如未能移除乾淨而殘留,容易造成固晶孔隙(Void)使得熱阻上升。但此製程成本與技術門檻較低,所以仍被廣泛地採用於現有LED封裝。

第2種封裝方式稱為共晶(Eutectic)焊接法,此技術不但可提高固晶強度及導熱係數,還可配合覆晶(Flip Chip)技術將LED晶粒整體熱阻下降到銀膠製程的20~40%,而高亮度LED共晶製程多以80%/20%比例的金錫合金(Au-Sn Alloy)作為晶片底部焊料,再將晶片放置於鍍有金或銀的基板上,加熱至共晶溫度使基板表面的金或銀與金錫合金相互擴散,進而改變合金成份以提高融點,使共晶結構固化以達到固晶目的,此法所固晶的晶片推力遠大於使用銀膠固晶,因此其應用於高功率LED會有更佳的可靠度表現。

然而共晶技術之操作溫度高達320℃,須特別考慮選用晶片、基板等材料耐熱程度。

此外,晶片下平整的金錫合金層只有3um厚,所以除了共晶固晶機台需要有高位置精度外,另一重要固晶條件就是基板表面粗糙度(Ra)與高低差(PV)要低,圖2(A)、(B)分別為拋光處理與普通磨刷製程表面結構圖,如表面粗糙度過高,會使固晶結構產生孔隙的問題,另外,當基板表面高低差超過3um,會使晶片局部懸空未與基板貼合密實,這些都會造成固晶強度與導熱係數下降的問題。有鑑於此,大毅科技導入拋光技術,成功製造出適合共晶的散熱陶瓷基板,以協助廠商封裝出更穩定、更有競爭力的高功率LED產品。

DIGITIMES中文網 原文網址: LED散熱陶瓷─陶瓷基板固晶技術 http://www.digitimes.com.tw/tw/dt/n/shwnws.asp?CnlID=13&Cat=15&Cat1=&id=250496#ixzz2UNbgZFIV
DIGITIMES 2011/09/15
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原料喊漲 壓縮廠商利潤

晶片電阻上游陶瓷基板持續處於供不應求狀態,加上原物料上揚,日廠已醞釀在第四季和明年第一季大幅調漲價格,恐將對電阻廠毛利率表現帶來壓力。

以日廠為主力的陶瓷基板廠,去年在全球金融海嘯來臨前且原物料處在高檔時,曾發動一波漲價攻勢,漲幅達三成以上。

不過,當時下游晶片電阻廠以提前大量準備庫存的方式因應,隨後又遇到金融海嘯來襲,使得整體漲價結果不如預期。

但今年在日、台兩地陶瓷基板廠大幅減產下,終端需求卻逐月活絡,市場開始出現供需吃緊情況,加上原物料價格又開始走高,對陶瓷基板廠形成成本壓力,日廠在第三季局部漲價後,已計畫在第四季和明年第一季全面性調漲。

市場傳出,日廠向下游廠要求提高售價40%,雙方仍處於議價階段,估計最後漲價區間可能落在兩成左右;且日廠在第三季漲價時改變了漲價做法,在出貨當月立即使用新價格,令電阻廠提前備庫存的空間被壓縮。

日本陶瓷基板大廠主要為丸和(Maruwa)和北陸(ECT),兩家廠商市占率超過五成;台系供應商則為九豪(6127),九豪強調,該公司不是市場價格主導者,而是追隨者,不願評論市場價格變化。

今年因市場需求優於預期,電阻廠又未顯著增產,使電阻價格全年處於持穩情況,但若陶瓷基板廠在第四季和明年第一季順利漲價,恐將使得下游電阻客戶成本增加,壓縮毛利率表現。
【經濟日報╱記者謝佳雯/台北報導】 2009.09.25 03:44 am
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