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从LED到VCSEL激光器,DPC陶瓷基板的技术及应用创新

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LEDVCSEL激光器,DPC陶瓷基板的技术及应用创新


2017年12月21日,由集邦咨询旗下LEDinside和中国LED网联合举办的“2018年LED行情前瞻分析会”在深圳拉开大幕,凯昶德陶瓷元件事业部总监吴朝晖博士参加了本次分析会,并在会上做了题为“LEDVCSEL激光器,DPC陶瓷基板的技术及应用创新”的主旨演讲,此次分析会共有投资方及行业高管共600人参加,嘉宾们纷纷掏出手机拍摄记录,会议现场高朋满座、座无虚席。

    

彩63彩票登入 会议现场吴博士介绍到:一直以来,功率型LED存在散热问题,金属基板无法做到热电分离,而树脂基板又不散热,使得功率型LED光源存在的热电分离问题没有很好的解决。市场上现有的解决方案存在热失配应力大、导热性差及热阻大、耐压不高,容易老化等问题,为了解决这些不足,公司推出了DPC陶瓷基板,即直接镀铜陶瓷基板,具有高导热系数、高绝缘强度、高线路解析度、陶瓷-金属高附着力等优点,该产品一经推出,即在户外照明、汽车照明、景观照明、闪光灯等高功率LED领域获得广泛认可。


吴博士介绍,UV LED是近两年蓬勃发展的一个新兴市场,在光固化,植物照明,消毒杀菌等领域有非常广泛的应用领域。由于UV光源的特殊性,UV LED封装不能含有机物,现在台湾和日韩等主要采用陶瓷粘结金属围坝和HTCC高温共烧陶瓷基板两种方案。但是两种方案分别存在着含有机物、不防水和曲翘变形、基板成本高的不足,而凯昶德适时开发出3D成型DPC陶瓷基板以解决这些问题。

3D成型DPC陶瓷基板结构示意图

凯昶德3D成型DPC陶瓷基板线路层沿袭DPC制程工艺,具有高精度,高平整性,非常适用于倒装/共晶焊接;金属围坝与陶瓷基体结合紧密,封装后气密性好;并且图案设计灵活,围坝采用模块化制造。因与现有DPC制程工艺大致相同,故有利于大规模生产,成本低,新产品开发周期短等优势。

    吴博士进一步介绍了3D成型DPC陶瓷基板在微波及射频模块、电力电子功率模块、大功率半导体激光器等领域的应用前景,这些应用领域全部属于第三代宽禁带半导体功率器件的范畴。

吴博士认为,VCSEL激光器作为大功率半导体激光器的一个细分领域,其芯片制作和封装工艺基本上与LED互相兼容,有利于大规模生产,因此从LED领域切入VCSEL领域有极大优势,尤其值得LED从业人士关注。VCSEL在激光照明、激光投影、光通信、3D感测人脸识别、无人机、激光雷达等方面有着广阔的应用空间。吴博士举例说明,智能手机人脸识别方面,每年全世界消费10多亿部智能手机,如果每部手机嵌入2-3颗VCSEL,那么每年就是二三十亿颗的市场规模。虽然目前VCSEL激光器在消费电子领域的市场才刚起步,但是它在光通信、光互连、激光引信、激光显示、光信号处理等领域,早已获得了广泛应用。

VCSEL全名为垂直共振腔表面放射(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL),简称面射型。它以砷化镓半导体材料为基础研制,是一种半导体,基本原理就是传递空间三维信息、三维识别、手势识别、虹膜识别,无人驾驶雷达等许多我们熟悉的应用,都是通过它得以实现的。

吴博士进一步阐述了3D成型DPC陶瓷基板在VCSEL激光器中的应用前景。VCSEL芯片目前主要是垂直芯片,可以做到几百瓦,但芯片转化效率很低,这就意味着散热肯定有问题,那么就面临热电分离的难题,而DPC陶瓷基板就是为解决热电分离而诞生的。而且VCSEL激光器功率密度是非常高的,每平方厘米可以做到千瓦以上,所以只能采用真空封装,即要做三维结构,将光学透镜架到芯片上方。此外VCSEL芯片和基板热膨胀失配引起的热应力问题非常严重,而3D成型DPC陶瓷基板刚好可以解决匹配性问题。我们坚信未来3D成型的DPC陶瓷基板在VCSEL激光器上将会有广泛应用。

分享会上公司董事长吴乐海先生表示:未来市场是残酷的,我们要不断创新,不断努力,要有不怕狼虎的精神,做行业的引领者、创新者。

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