Szybka ewolucja technologii LED wymaga zaawansowanych materiałów i procesów produkcyjnych w celu spełnienia eskalacji wymagań wydajnościowych. Podłoża z azotków aluminiowych (ALN) Bezpośrednie platforma (DPC) pojawiły się jako kamień węgielny do zastosowań LED nowej generacji, napędzany ich niezrównanymi właściwościami termicznymi, elektrycznymi i mechanicznymi. W tym artykule analizuje kluczową rolę substratów ALN DPC w branży LED, koncentrując się na cechach materialnych, innowacjach procesowych i zaletach specyficznych dla aplikacji.
1. Przewagę materiału: ceramika ALN o wysokiej czystości
Aluminiowe podłoża ceramiczne azotku, szczególnie te wytworzone z ceramiki ALN o dużej czystości (≥99,5% czystości), wykazują wyjątkowe właściwości niezbędne dla LED o wysokiej wydajności:
Przewodność cieplna: 170–220 W/m · K, przewyższając konwencjonalny tlenek glinu (Al₂o₃) o 8–10 ×, umożliwiając wydajne rozpraszanie ciepła w diodach LED o dużej mocy.
Współczynnik rozszerzalności cieplnej (CTE): 4,5–5,5 ppm/° C (25–300 ° C), ściśle dopasowany do materiałów półprzewodnikowych (np. GAN: 5,6 ppm/° C), minimalizując naprężenie międzyfazowe.
Wytrzymałość dielektryczna: ≥15 kV/mm, zapewniając izolację elektryczną przy operacji wysokiego napięcia.
Solidność mechaniczna: wytrzymałość na zginanie 300–400 MPa i twardość 12 GPa, kluczowe dla trwałości w trudnych środowiskach.
Te parametry stanowią substraty ceramiczne ALN jako idealną platformę do opakowania LED o wysokiej gęstości i wysokiej niezawodności.
2. Zalety procesowe podłoża DPC
Podłoże DPC dla ICS wykorzystuje precyzję klasy półprzewodnikowej w celu rozwiązania problemów miniaturyzacji LED i gęstości mocy. Kluczowe innowacje procesowe obejmują:
Krok 1: Sputowanie magnetronowe
Warstwa nasion tytanu/miedzi (Ti/Cu) w skali nano. Odkładana jest na powierzchni ceramicznej ALN poprzez rozpylenie magnetronowe. Stwarza to solidne wiązanie chemiczne na interfejsie ceramicznym, osiągając siłę przyczepności> 20 MPa-istotne do zapobiegania rozwarstwianiu w cyklu termicznym.
Krok 2: Grustowanie galwanizacyjne
Warstwy miedzi są galwanizowane z precyzją grubości do 10–300 μm. Równoważy to o wysokiej prądu przenoszenie (np.> 10 A/mm²) z zoptymalizowaną oporem cieplnym (<0,1 ° C/W), rozwiązując kompromis między obsługą mocy a rozpraszaniem ciepła.
Krok 3: Trawienie fotolitograficzne
Fotolitografia klasy półprzewodnikowej definiuje wzorce obwodów o szerokości linii <30 μm, spełniając wymagania międzykonnectowe w skali mikronów dla macierzy Mini/Micro LED (ton ≤50 μm). Utruwanie jednolitości (≤ ± 5%) zapewnia integralność sygnału i eliminuje ryzyko zwarcia w układzie ultra-gęstej.
3. Scenariusze aplikacji: podłoża ALN DPC w diodach LED
3.1 Oświetlenie samochodowe o dużej mocy
Substraty ALN DPC umożliwiają moduły LED o świetlistej skuteczności przekraczającej 2000 lumenów i czasów żywotności> 50 000 godzin (3 × dłużej niż rozwiązania oparte na FR4). Ich niski opór termiczny zapobiega amortyzacji światła przy trwałym działaniu o wysokiej prądu (np. Prądy napędowe 5A).
3.2 Wyświetlacze Mini/Micro LED
Ultra-fine obwód (szerokość linii <30 μm) obsługuje opakowanie w skali wiórów (CSP) dla mini/mikro diody LED, osiągając gęstość pikseli> 10 000 ppi. Projekt dopasowany do CTE eliminuje zmęczenie stawu lutowniczego w tablicach wielu chipów.
3.3 Głębokie diody LED ultrafioletowe (UVC)
Przezroczystość UV ALN (80% transmitancja przy 265 nm) i odporność na korozję maksymalizują wyjście UVC (280 nm) przy jednoczesnym utrzymaniu> 10 000 godzin długoterminowych w systemach sterylizacji o wysokiej pozorności.
3.4 Systemy oświetlenia lotniczego
Podłoża ALN DPC działają niezawodnie w ekstremalnych warunkach:
Zakres temperatur: -100 ° C do +200 ° C (cykl termiczny satelitarny).
Odporność na wibracje: do 20 g (start/reëntry).
Twardość promieniowania: tolerancja TID> 100 Krad (SI), krytyczna dla oświetlenia stacji kosmicznej.
Integracja ceramiki ALN o dużej czystości z precyzyjną metalizacją DPC ustanawia substraty ALN DPC jako transformacyjne rozwiązanie dla branży LED. Zwracając się do wąskie gardła termiczne, elektryczne i miniaturyzacyjne, wzmacniają one innowacje w sektorach motoryzacyjnych, wyświetlaczy, UVC i lotniczej - wyznaczając nowe punkty odniesienia do wydajności, niezawodności i skalowalności. W miarę wzrostu gęstości energii LED, przyjęcie podłoża ceramicznych ALN pozostanie kluczowe dla osiągnięcia technologii oświetlenia i wyświetlania nowej generacji.
Słowa kluczowe: substrat DPC dla ICS, wysokiej czystości ALN Ceramic, ALN Ceramic Substrate.
