厚膜制程大多使用網(wǎng)版印刷方式形成線路與圖形,因此,其線路圖形的完整度與線路對(duì)位的精確度往往隨著印刷次數(shù)增加與網(wǎng)版張力變化而出現(xiàn)明顯的累進(jìn)差異,此結(jié)果將影響后續(xù)封裝制程上對(duì)位的精準(zhǔn)度;再者,隨著組件尺寸不斷縮小,網(wǎng)版印刷的圖形尺寸與分辨率亦有其限制,隨著尺寸縮小,網(wǎng)版印刷所呈現(xiàn)之各單元圖形尺寸差異(均勻性)與金屬厚度差異亦將越發(fā)明顯。為了線路尺寸能夠不斷縮小與精準(zhǔn)度的嚴(yán)格要求下,LED散熱基板的生產(chǎn)技術(shù)勢(shì)必要繼續(xù)提升。因而薄膜制程的導(dǎo)入就成為了改善方法之一,然而國(guó)內(nèi)擁有成熟的陶瓷基板薄膜金屬化制程技術(shù)的廠家卻屈指可數(shù)。為此,以薄膜組件起家的璦司柏電子(ICP),即針對(duì)自家開發(fā)之薄膜基板與傳統(tǒng)厚膜基板進(jìn)行其制程與產(chǎn)品特性差異分析(如下表二所示)。

　　表二 薄膜與厚膜制程產(chǎn)品之差異分析

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　　3-2、薄膜制程應(yīng)用于陶瓷基板

　　薄膜技術(shù)的導(dǎo)入正可解決上述線路尺寸縮小的制程瓶頸,結(jié)合高真空鍍膜 技術(shù)與黃光微影技術(shù),能將線路圖形尺寸大幅縮小,并且可同時(shí)符合精準(zhǔn)的線路對(duì)位要求,其各單元的圖形尺寸的低差異性(高均勻性)更是傳統(tǒng)網(wǎng)版印刷所不易達(dá)到的結(jié)果。在高熱導(dǎo)的要求下,目前璦司柏(ICP)的薄膜制程技術(shù)已能克服現(xiàn)階段厚膜制程在對(duì)位精準(zhǔn)度的瓶頸,圖(二)即為薄膜制程之簡(jiǎn)易流程圖,在空白陶瓷基板上(氧化鋁/氮化鋁)經(jīng)過前處理之后,鍍上種子層(sputtering),經(jīng)過光阻披覆、曝光顯影,再將所需之線路增厚(電鍍/化學(xué)鍍),最后經(jīng)過去膜、蝕刻步驟使線路成形,此制程所備制之產(chǎn)品具有較高的線路精確度與較佳的金屬鍍層表面平整度。圖(三)即為璦司柏薄膜基板產(chǎn)品與傳統(tǒng)厚膜產(chǎn)品的金屬線路光學(xué) 顯微圖像。可明顯看出厚膜印刷之線路,其表面具有明顯的坑洞且線條的平整度不佳,反觀以薄膜制程制備之金屬線路,不但色澤清晰且線條筆直平整。

　　由以上厚/薄膜這些金屬線路上的幾何精準(zhǔn)度差異,再加上厚膜線路易因網(wǎng)版張網(wǎng)問題造成數(shù)組圖形的累進(jìn)公差加劇,使得厚膜印刷產(chǎn)品在后續(xù)芯片置件上,較容易造成置件偏移或是尋邊異常等困擾。換句話說厚膜印刷產(chǎn)品的對(duì)位及線路的精準(zhǔn)度不夠精確,使其限制了芯片封裝制程的制程裕度(window)。然而,薄膜制程產(chǎn)品則能大幅改善其現(xiàn)象。

　　但從產(chǎn)品成本結(jié)構(gòu)來看,如表二所示薄膜產(chǎn)品的制程設(shè)備(黃光微影)與生產(chǎn)環(huán)境(無(wú)塵或潔凈室)相較于厚膜產(chǎn)品其成本較高,然而薄膜制程的金屬線路多以厚銅材料為主,相較于厚膜印刷之厚銀而言,材料成本卻相對(duì)較低,因此,可預(yù)期的當(dāng)利用薄膜制程將陶瓷基板金屬化的產(chǎn)品,日漸達(dá)到經(jīng)濟(jì)規(guī)模時(shí),其成本將逐漸趨近于厚膜產(chǎn)品。

　　圖二、薄膜制程流程

　　圖三、厚膜與薄膜線路差異

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　　3-2-1、氧化鋁陶瓷基板

　　上述部分是針對(duì)制程不同部份所做的闡述,另一項(xiàng)與散熱息息相關(guān)的則是基板材質(zhì),LED散熱基板所使用之材質(zhì)現(xiàn)階段以陶瓷為主,而氧化鋁陶瓷基板應(yīng)是較易取得且成本較低之材料,是目前運(yùn)用在組件上的主要材料,然而厚膜技術(shù)或薄膜技術(shù)在氧化鋁陶瓷基板上制備金屬線路,其金屬線路與基版的接著度或是特性上并無(wú)顯著的差異,而兩種制程顯現(xiàn)出最主要的差異則是在線路尺寸縮小的要求下,薄膜制程能提供厚膜技術(shù)無(wú)法達(dá)到的較小線路尺寸與較高的圖形精準(zhǔn)度。

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　　3-2-2、氮化鋁陶瓷基板

　　而在更高功率LED應(yīng)用的前提下,具高導(dǎo)熱系數(shù)的氮化鋁(170-230W/mK)將是散熱基板的首選材質(zhì),但厚膜印刷之金屬層(如高溫銀膠)多需經(jīng)過高溫(高于800oC)燒結(jié)制程,此高溫?zé)Y(jié)制程于大氣環(huán)境下執(zhí)行易導(dǎo)致金屬線路與氮化鋁基板間產(chǎn)生氧化層,進(jìn)而影響線路與基板之間的附著性;然而,薄膜制程則在300℃以下制程之條件下備制,無(wú)氧化物生成與附著性不佳之疑慮,更可兼具線路尺寸與高精準(zhǔn)度之優(yōu)勢(shì)。薄膜制程為高功率氮化鋁陶瓷LED散熱基板創(chuàng)造更多應(yīng)用空間。

　　4、結(jié)論

　　以上我們已將LED散熱基板在兩種不同制程上做出差異分析,以薄膜制程備制陶瓷散熱基板具有較高的設(shè)備與技術(shù),需整合材料開發(fā)門坎,如曝光、真空沉積、顯影、蒸鍍(Evaporation)、濺鍍(Sputtering)電鍍與無(wú)電鍍等技術(shù),以目前的市場(chǎng)規(guī)模,薄膜產(chǎn)品的相對(duì)成本較高,但是一旦市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到一定程度時(shí),必定會(huì)反映在成本結(jié)構(gòu)上,相對(duì)的在價(jià)格上與厚膜制程的差異將會(huì)有大幅度的縮短。