在此需要解释一下,COB是chips on board的简称,高功率密度的SMD光源其实都是COB封装。(小历史:今天的COB在其出世时昵称是叫面光源,但在广州市科信局组织的一次学界交流中,主讲人特别提到面光源区别于当时流行的封装技术,用的是COB封装。或许COB特征明显又容易上口,由此流行开来)。
关于小出光面高光通密度趋势下的封装基板
高光通密度SMD基板可能的流行尺寸3535/5050/7070/9090
CREE高光通密度SMD之基板功率密度
由表格,SMD基板单位平方厘米的功率密度达到24W/cm2以上
小出光面高光通密度COB
COB基板的功率密度达到6W/cm2以上,Cree的2590更是达到14.5W/cm2;
由表格及报道,小出光面高光通各厂家的LES大体一致,为6mm/8.5mm-9mm/11mm-12mm/13mm-14mm/19mm。出光面功率密度在28-40W/cm2之间,比普通COB的功率密度高1倍以上;
大胆预测,未来10W以下级别的COB面光源市场将会被SMD侵袭;COB面光源的功率密度也会如SMD般快速提升,毕竟单体高功率才是其优势。
高功率密度的封装基板应该满足
1高导热系数
2高出光效率
3芯片与基板的热膨胀系数相近,避免热应力对芯片的损坏
4抗氧化抗硫化
5最好热电分离,主要针对SMD。热电分离会极大便利应用端
6高绝缘,主要针对COB面光源,顺应高电压小电流非隔离驱动的趋势
各类型的封装基板数据
与高功率密度SMD比较,金属基/SiC/AlN可以满足热流密度需求,但金属基及SiC是导体,并不适合做正负极焊盘需要通孔(via)导通类型SMD封装基板,AlN优秀的导热性能和绝缘性能是最适合的高功率密度封装基板;
与高功率密度COB比较,镜面铝基/AL2O3/SiC/AlN均可以满足热流密度需求。SiC/AlN由于出光效率且成本高昂,镜面铝基及Al2O3陶瓷最适合做小出光面高光通COB封装基板;
镜面铝和Al2O3陶瓷是COB封装的2大主流。需要注意的是,虽然镜面铝的导热系数远高于陶瓷,但其二十多的热膨胀系数在高功率密度时必须考虑其对芯片衬底的热应力影响。
Al2O3陶瓷基板也有2种,一是厚膜工艺的烧结银陶瓷基板,另一是后起之秀薄膜工艺的DPC(陶瓷直接覆铜)陶瓷基板。
DPC正装COB基板
烧结银正装COB基板
烧结银陶瓷基板和DPC陶瓷基板还是有较大差别,最大差别在于DPC基板不含银,不会氧化和硫化,光通维持率远好于烧结银基板;封装焊线拉力好于烧结银基板;由于焊锡对银有很好的亲和力,银焊盘焊接时烙铁停留时间稍长极有可能银被焊锡吸附而掉焊盘,而DPC焊盘可焊性远远要好,DPC基板的不足是初始光效不如烧结银基板,成本也略高。
DPC实现通附着力,工艺不同结果差别较大,工艺得当,附着力力会非常强。
如图为拉力测试,可以看到陶瓷都拉起来
裸露在空气中一个月对比,烧结银基板已严重氧化
DPC线路使用的是薄膜制程,可以做到非常精细,适合用于倒装芯片的封装基板。
DPC的精细线间距75um
DPC倒装COB基板
未来,倒装封装的COB或垂直结构芯片封装的COB会更加适合高光通小出光面的COB光源!
DPC的精彩应用:
厚铜高功率封装基板