LED散热陶瓷-金属化技术

作者：大毅科技LED散热研发中心 杨士贤

陶瓷材料因本身具有优良的绝缘、耐热及稳定等先天特性，所以被大量运用在电气设备的绝缘上，又因陶瓷金属化技术的成熟，近几年更被应用于LED陶瓷散热基板与载板的线路铺设。陶瓷材料金属化技术主要分为「DBC(Direct Bonded Copper) 」及「DPC(Direct Plated Copper) 」。然而，随着使用元件的缩小，对尺寸精度要求更精密，现有DBC工艺已不敷使用，所以多数改以DPC作为陶瓷金属化为主要技术，因此DPC的技术日趋被受重视。

DPC陶瓷金属化之工艺技术，其中包含「溅镀」、「黄光显影」、「电铸」与「化镀」等工艺，其中又以「溅镀技术」的优劣对线路强度与稳定度影响最深。溅镀是电浆物理气相沉积的一种，当腔体内的惰性气体被高能电子撞击形成带正电之离子，此离子经电场加速后冲击到固体表面，进一步对靶材表面下原子造成挤压使其发生移位而碰撞出去，此具有强大动能的原子，最终镶嵌在目标基板上形成薄膜，此现象称之为「溅射」。

一般溅镀的工艺多直接在两极间施加直流电压，通常是利用气体的「辉光放电效应」，产生正离子束撞击靶原子，但气体中之电子仅会沿着电场方向作直线运动的行进，在真空状态下与气体碰撞机率低，无法大量的游离气体使其被加速而产生溅镀，导致溅镀效率降低。为了提高气体的游离率及溅镀效率，一般会在靶材上加装封闭的环状磁场，让电子受「劳伦兹力」的影响，故会以螺旋的路径绕着磁力线前进，增加与气体碰撞次数进而提升电浆游离率，此方式就是所谓的「磁控溅镀」。

以磁控溅镀所沉积于基板上的膜层通常都非常薄，所以本身需靠基板的强度去支撑，所以与基板黏着特性就格外的重要，而薄膜与基板的结合强度主要取决于材料介面，所以薄膜的结合强度也可称为「介面强度」。薄膜结合强度不只由单面所决定，还与介面两侧的材料种类相关，当两面材料的表面特性差别过大时，须加入一层与两侧材料特性都相近的中介层来增加接合强度，通常陶瓷材料多以Ni、Cr、Ti与W等元素作为中介层，以增加线路的稳定性。除此上述方式外，还可使用前处理降低表面污染，调整参数以降低镀层的显微缺陷与应力集中等问题，以大幅提升陶瓷基板与线路的接和强度。

溅镀法不但不易受材料硬度溶点限制，亦可广泛地应用在各材料之上，还具有与基板非常优秀的结合力，所以目前已被大量的导入DPC陶瓷金属化工艺上。因此，于2009年，大毅科技以超过十年的被动元件薄膜工艺，利用集团内水平磁控溅镀机转型生产LED散热陶瓷，除了多元化地为客户研发各类高功率LED散热解决方案，并以最快速、最合的理价格与最多样的产品提供给厂商，期望一同投入绿能LED的推展，并与全人类携手使用LED减碳救地球。