詳解COB之氮化鋁陶瓷電路板封裝

  LED封裝方式是以芯片借由打線(xiàn)、共晶或覆晶的封裝技術(shù)與其散熱基板連結(jié)而成LED芯片，再將芯片固定于系統(tǒng)板上連結(jié)成燈源模組。

        目前，LED封裝方法大致可區(qū)分為透鏡式以及反射杯式，其中透鏡的成型可以是模塑成型透鏡黏合成型；而反射杯式芯片則多由混膠、點(diǎn)膠、封裝成型；近年來(lái)磊晶、固晶及封裝設(shè)計(jì)逐漸成熟，LED的芯片尺寸與結(jié)構(gòu)逐年微小化，高功率單顆芯片功率達(dá)1~3W，甚至是3W以上，當(dāng)LED功率不斷提升，對(duì)于LED芯片載版及系統(tǒng)電路版的散熱及耐熱要求，便日益嚴(yán)苛。

         鑒于絕緣、耐壓、散熱與耐熱等綜合考量，氮化鋁陶瓷基板成為以芯片次黏著技術(shù)的重要材料之一。其技術(shù)可分為厚膜工藝、低溫共燒工藝與薄膜工藝等方式制成。然而，厚膜工藝與低溫共燒工藝，是利用網(wǎng)印技術(shù)與高溫工藝燒結(jié)，易產(chǎn)生線(xiàn)路粗糙、對(duì)位不準(zhǔn)確、與收縮比例問(wèn)題，若針對(duì)線(xiàn)路越來(lái)越精細(xì)的高功率LED產(chǎn)品，或是要求對(duì)位準(zhǔn)確的共晶或覆晶工藝生產(chǎn)的LED產(chǎn)品而言，厚膜與低溫共燒的氮化鋁陶瓷基板，己逐漸不敷使用。

        為此，高散熱系數(shù)薄膜陶瓷散熱基板，運(yùn)用濺鍍、電／化學(xué)沉積，以及黃光微影工藝而成，具備金屬線(xiàn)路準(zhǔn)確、材料系統(tǒng)穩(wěn)定等特性，適用于高功率、小尺寸、高亮度的LED的發(fā)展趨勢(shì)，更是解決了共晶／覆晶封裝工藝對(duì)陶瓷基板金屬線(xiàn)路解析度的嚴(yán)苛要求。當(dāng)LED芯片以氮化鋁陶瓷作為載板時(shí)，此LED模組的散熱瓶頸則轉(zhuǎn)至系統(tǒng)電路板，其將熱能由LED芯片傳至散熱鰭片及大氣中，隨著LED芯片功能的逐漸提升，材料亦逐漸由FR-4轉(zhuǎn)變至金屬芯印刷電路基板，但隨著高功率LED的需求進(jìn)展，MCPCB材質(zhì)的散熱系數(shù)(2~4W/mk)無(wú)法用于更高功率的產(chǎn)品，為此，氮化鋁陶瓷電路板的需求便逐漸普及，為確保LED產(chǎn)品在高功率運(yùn)作下的材料穩(wěn)定性與光衰穩(wěn)定性，以氮化鋁陶瓷作為散熱及金屬佈線(xiàn)基板的趨勢(shì)已日漸明朗。氮化鋁陶瓷材料目前成本高于MCPCB，因此，如何利用氮化鋁陶瓷高散熱系數(shù)特性下，節(jié)省材料使用面積以降低生產(chǎn)成本，成為陶瓷LED發(fā)展的重要指標(biāo)之一。因此，近年來(lái)，以氮化鋁陶瓷材料COB設(shè)計(jì)整合多晶封裝與系統(tǒng)線(xiàn)路亦逐漸受到各封裝與系統(tǒng)廠(chǎng)商的重視。

         COB，在電子制造業(yè)里并不是一項(xiàng)新鮮的技術(shù)，是指直接將裸外延片黏貼在電路板上，并將導(dǎo)線(xiàn)／焊線(xiàn)直接焊接在PCB的鍍金線(xiàn)路上，也是俗稱(chēng)中的打線(xiàn)，再透過(guò)封膠的技術(shù)，有效的將IC制造過(guò)程中的封裝步驟轉(zhuǎn)移到電路板上直接組裝。在LED產(chǎn)業(yè)中，由于現(xiàn)代科技產(chǎn)品越來(lái)越講究輕薄與高可攜性，此外，為了節(jié)省多顆LED芯片設(shè)計(jì)的系統(tǒng)板空間問(wèn)題，在高功率LED系統(tǒng)需求中，便開(kāi)發(fā)出直接將芯片黏貼于系統(tǒng)板的COB技術(shù)。

         COB的優(yōu)點(diǎn)在于：高成本效益、線(xiàn)路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、節(jié)省系統(tǒng)板空間等，但亦存在著芯片整合亮度、色溫調(diào)和與系統(tǒng)整合的技術(shù)門(mén)檻。以25W的LED為例，傳統(tǒng)高功率25W的LED光源，須采用25顆1W的LED芯片封裝成25顆LED元件，而COB封裝是將25顆1W的LED芯片封裝在單一芯片中，因此需要的二次光學(xué)透鏡將從25片縮減為1片，有助于縮小光源面積、縮減材料、系統(tǒng)成本，進(jìn)而可簡(jiǎn)化光源系二次光學(xué)設(shè)計(jì)并節(jié)省組裝人力成本。此外，高功率COB封裝僅需單顆高功率LED即可取代多顆1瓦(含)以上LED封裝，促使產(chǎn)品體積更加輕薄短小。

          目前市面上，生產(chǎn)COB產(chǎn)品仍以使用MCPCB基板為主，然而MCPCB仍有許多散熱以及光源面積過(guò)大的問(wèn)題須解決，故其根本之道，還是從散熱材料更新為有效的解決方案。氮化鋁陶瓷COB基板有以下幾點(diǎn)好處：1、薄膜工藝，讓基本上的線(xiàn)路更加準(zhǔn)；

2、量大降低成本；

3、可塑性高，可依不同需求做設(shè)計(jì)。

陶瓷MCOB/COB的發(fā)展，是簡(jiǎn)化系統(tǒng)板的一種趨勢(shì)，照明燈具的實(shí)用化、亮度、散熱以及成本的控管，都是重要的關(guān)鍵因素。

本文來(lái)源于斯利通陶瓷電路板官網(wǎng)