大功率LED用COB陶瓷基板的制备及封装性能

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1、中图分类号：TN452论文编号：102870613-S044学科分类号：080502硕士学位论文大功率LED用COB陶瓷基板的制备及封装性能研究生姓名方军学科、专业材料学研究方向微电子封装基板材料指导教师傅仁利教授南京航空航天大学研究生院材料科学与技术学院二О一三年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMaterialsScienceandTechnologyPreparationandPackagingPerformanceofChiponBo

2、ardCeramicSubstrateForHigh-powerLEDAThesisinMaterialogybyFangJunAdvisedbyProf.FuRenliSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2013承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构

3、的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要本文在了解大功率LED用COB封装结构和封装基板的基础上，采用反应结合型厚膜工艺，配制无玻璃相的Cu浆料体系。通过烧结、还原热处理，在陶瓷基板表面实现金属化，并进行致密化处理工艺尝试。在厚膜工艺基础上，根据已有LED基板图形设计网版，丝网印刷电路图形，设计电镀夹具，对厚膜制备电路图形进行致密化处理，制备性能优良

4、的COB封装用陶瓷基板。最后以焊料取代导热胶改进封装结构，封装自制的COB陶瓷基板。采用XRD、SEM分析方法进行物相和形貌分析，测试分析基板的力学和电学性能，优化基板制备工艺；采用ANSYS热模拟预测改进封装结构的散热效果，封装COB陶瓷基板，对其散热性能进行测试和评价。研究结果发现：1）配制的Cu浆料流变性能好，粘度可控制在100~300Pa·s，厚度也可根据粘度调控；2）经烧结、还原热处理可制备厚膜Cu层，在1050℃烧结、900℃还原热处理时基板表面效果最佳，采用光亮镀铜致密化处理，可进一步改善表面Cu层质量；3）设计、丝网印刷电路图形，涂覆浆

5、料质量为0.08g、1050℃烧结、900℃还原热处理条件下可获得结合强度94N，表面方块电阻2.78mΩ/□的COB陶瓷基板；4）设计电镀夹具，采用光亮镀铜工艺，可进一步降低COB基板表面方块电阻，在电流为0.3A时，表面方块电阻仅有0.9mΩ/□；5）经模拟分析，改进的封装结构可提高基板的散热效果，热阻从50.69K/W降至28.33K/W；6）对COB陶瓷基板进行焊接封装，界面连接紧密、无气孔缺陷，剥离强度达到8.66N/cm，经500次热震未失效。将其封装至LED系统中，热阻仅有33.5K/W，趋势与模拟预测一致。关键词：大功率LED，厚膜工艺

6、，COB封装，陶瓷基板，封装结构，热阻i大功率LED用COB陶瓷基板的制备及封装性能AbstractInthispaper,onthebasisofCOBpackagestructureandsubstrateforthehigh-powerLED,thethickfilmprocesswhichwithoutaglassphaseCuslurrysystemofreactivebondedmethodwasused.Themetallizationofceramicsubstratewasrealizedthoughsinteringandreduc

7、tionheattreatment,andthedensificationprocesswasalsotried.Onthebasisofthickfilmtechnique,thescreenwasdesignedbytheexistingLEDsubstrategraphic,andpreparedbyscreenprintingprocess.Theelectroplatingfixturewasdesignedtodensethecircuitgraphicswhichwaspreparedbythickfilmtechnique.Then,t

8、hehighperformanceceramicsubstrateforCOBpackagew