Die schnelle Entwicklung der LED -Technologie erfordert fortschrittliche Materialien und Herstellungsprozesse, um die Anforderungen an die eskalierenden Leistungsanforderungen zu erfüllen. Aluminium-Nitrid (ALN) Direct Plated Copper (DPC) -Substrate haben sich als Eckpfeiler für LED-Anwendungen der nächsten Generation herausgestellt, die durch ihre beispiellosen thermischen, elektrischen und mechanischen Eigenschaften angetrieben werden. Dieser Artikel untersucht die kritische Rolle von ALN-DPC-Substraten in der LED-Branche und konzentriert sich auf materielle Merkmale, Prozessinnovationen und anwendungsspezifische Vorteile.
1. Materialüberlegenheit: hohe Purity-Aln-Keramik
Aluminium-Nitrid-Keramik-Substrate, insbesondere diejenigen, die aus hochreines Aln-Keramik (≥ 99,5% Reinheit) hergestellt wurden, weisen außergewöhnliche Eigenschaften auf, die für leistungsstarke LEDs unerlässlich sind:
Wärmeleitfähigkeit: 170–220 W/m · k, übertroffene konventionelle Aluminiumoxid (Al₂o₃) um 8–10 ×, wodurch eine effiziente Wärmeableitung in Hochleistungs-LEDs ermöglicht werden.
Wärmeausdehnungskoeffizient (CTE): 4,5–5,5 ppm/° C (25–300 ° C), eng mit Halbleitermaterialien (z. B. GaN: 5,6 ppm/° C) übereinstimmt, wobei die Stress zwischen den Grenzflächen minimiert wird.
Dielektriefestigkeit: ≥15 kV/mm, wodurch die elektrische Isolierung unter Hochspannungsbetrieb gewährleistet ist.
Mechanische Robustheit: Biegefestigkeit von 300–400 MPa und Härte von 12 GPA, entscheidend für die Haltbarkeit in harten Umgebungen.
Diese Parameter positionieren ALN-Keramik-Substrate als ideale Plattform für eine hohe Dichte mit hoher Zuverlässigkeit LED-Verpackung.
2. Prozessvorteile von DPC -Substraten
Das DPC-Substrat für ICs nutzt die Präzision der Halbleiterqualität, um die Herausforderungen der LED-Miniaturisierung und der Leistungsdichte zu bewältigen. Zu den wichtigsten Prozessinnovationen gehören:
Schritt 1: Magnetron -Sputtern
Eine Titan/Kupfer-Samenschicht im Nano-Maßstab wird über Magnetronsputter auf die aln-Keramikoberfläche abgelagert. Dies schafft eine robuste chemische Bindung an der Keramik-Metall-Grenzfläche und erreicht die Adhäsionsstärke von> 20 MPa-deshalb zur Verhinderung der Delaminierung unter thermischem Radfahren.
Schritt 2: Elektroplattenverdickung
Kupferschichten werden mit einer Dicke, die präzisionsbedingt auf 10–300 μm gesteuert werden, elektropliert. Dieser gleicht eine hohe Stromkapazität (z. B.> 10 A/mm²) mit optimiertem thermischem Widerstand (<0,1 ° C/w) aus, wobei der Kompromiss zwischen Leistungsbekämpfung und Wärmeableitung gelöst wird.
Schritt 3: Photolithografische Ätzen
Die Photolithographie der Halbleiterqualität definiert Schaltungsmuster mit Linienbreiten <30 μm und erfüllt die Interconnect-Anforderungen von Mini/Micro-LED-Arrays (Tonhöhe ≤ 50 μm). Die Ätzeinheitlichkeit (≤ ± 5%) sorgt für die Signalintegrität und beseitigt Kurzschlussrisiken in ultra-dichten Layouts.
3. Anwendungsszenarien: ALN -DPC -Substrate in LEDs
3.1 High-Power-Automobilbeleuchtung
ALN-DPC-Substrate ermöglichen LED-Module mit leuchtender Wirksamkeit von mehr als 2000 Lumen und Lebensdauer von> 50.000 Stunden (3 × länger als Lösungen auf FR4-Basis). Ihr niedriger thermischer Widerstand verhindert eine Abwertung der Lumen unter anhaltendem hohem Strom (z. B. 5A-Antriebsströme).
3.2 Mini/Micro -LED -Anzeigen
Die Ultra-Fine-Schaltkreise (<30 μm Linienbreite) unterstützt die Chip-Skala-Verpackung (CSP) für Mini/Mikro-LEDs und erreicht Pixeldichten> 10.000 ppi. Das CTE-Matched-Design beseitigt die Ermüdung der Lötverbeter in Multi-Chip-Arrays.
3.3 tiefe ultraviolette LEDs (UVC)
Die UV-Transparenz von ALN (80% der Durchlässigkeit bei 265 nm) und die Korrosionsbeständigkeit maximieren den UVC-Ausgang (280 nm) und eine Lebensdauer von> 10.000-Stunden-Lebensdauer in Sterilisationssystemen mit hoher Luftfeuchtigkeit.
3.4 Luft- und Raumfahrtbeleuchtungssysteme
ALN -DPC -Substrate arbeiten unter extremen Bedingungen zuverlässig:
Temperaturbereich: -100 ° C bis +200 ° C (Wärmezyklus von Satelliten).
Vibrationswiderstand: bis zu 20 g (Start/Reederry).
Strahlungshärte: TID -Toleranz> 100 Krad (SI), kritisch für die Raumstation.
Die Integration der hohen Purity-ALN-Keramik in die Präzisionsmetallisation von DPC legt Aln DPC-Substrate als transformative Lösung für die LED-Branche fest. Durch die Behandlung von Engpässen mit thermischen, elektrischen und miniaturisierenden Engpässen können Innovationen in den Bereichen Automobil-, Display-, UVC- und Luft- und Raumfahrtsektoren gestattet sind und neue Benchmarks für Leistung, Zuverlässigkeit und Skalierbarkeit einbringen. Wenn die LED-Leistungsdichten weiter steigen, bleibt die Einführung von Aln-Keramik-Substraten entscheidend, um Beleuchtungs- und Display-Technologien der nächsten Generation zu erreichen.
Schlüsselwörter: DPC -Substrat für ICs, Aln -Keramik mit hoher Reinheit, Aln -Keramik -Substrat.
