通常LED的发热量随着输出功率的增加而增大,但GCHP在散热性和防变色防老化的可靠性方面均优于
现有的封装用基板,因此可实现从紫外线到红外线的波长范围宽广的LED产品的高功率化,并提高耐久性。
此外,在可见光范围内,GCHP的反射率比氧化铝基板高约20%,因此可提高辉度。
今后,在预期市场规模会扩大的半导体激光器领域,GCHP的散热性能也可为提高输出功率做贡献。

【使用用途】

  • 可见光LED
    车用照明、室内/室外照明、道路和隧道照明
    替代汞灯的照明、路灯、防犯灯、医疗照明等
  • 红外线LED
    驾驶监视器、监控摄像头、感应摄像头、夜视仪等
    手势识别、通信灯等
  • 紫外线LED
    树脂硬化、杀菌/灭菌、水质净化、医疗照明、高显色性照明等
  • 半导体激光器(EEL/VCSEL)
    前照灯、投影仪、3D传感、ToF相机、自动驾驶(LiDAR)等
  • 其他 各种电子装置
    光通信用装置、MEMS 传感器、二次电池、全固体电池 等

水质净化(紫外线LED)

车灯(可见光LED)

自动驾驶应用程序(VCSEL)

GCHP

【特点】

  • 采用从玻璃材料到最终基板的一条龙式生产
  • 高反射 (白色基材) 和高吸收 (黑色基材) 的产品阵容
  • 具有有助于高输出功率的高散热性
  • 以多层线路技术达到封装尺寸的小型化
  • 玻璃带来的高可靠性(无着色)
  • 玻璃带来的高气密性
  • 玻璃带来的锡裂抑制效果

什么是 GCHP

GCHP(Glass Ceramics Hybrid Package)是结合LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics,低温共烧陶瓷)技术和 AGC的玻璃材料技术开发而成的新型玻璃陶瓷混合封装基板。

前面对 GCHP 的特点进行了总结。在用于LED时,通过发挥其高反射率、高可靠性、高散热性的特点,可用于车载用途等的可见光LED产品中。此外,由于GCHP 不仅在可见光范围内,在从紫外线到红外线的范围内也拥有高反射率,因此,在预期今后需求将会扩大的红外线LED、紫外线LED等要求具备更高输出功率的LED产品中被用作封装基板时,也将发挥其优异的特性。对于边发射激光器(EEL)、垂直腔表面发射激光器(VCSEL)等的半导体激光器,GCHP 也可满足近年来的高输出功率需求,实现使激光器具有高散热性的设计。 由于在自动驾驶系统等3D传感方面的应用,垂直腔表面发射激光器(VCSEL)备受瞩目。而其需要具有高散热特性和高可靠性,为此GCHP 成为了最佳选择之一。

具有有助于高输出功率的高散热性

近年来,LED/LD 芯片的输出功率越来越高。特别是在高输出功率 LD 方面,为了避免激光因升温而变得不稳定,散热是非常重要的。一般来说,LTCC 本身的热导率很低,但 GCHP 具有能够在内部形成高热导率的 Ag(银)块的特点。通过这种散热片结构,实现了高散热性。
作为基板材料经常使用的 Al2O3(氧化铝)需要高温烧制,因此不能使用热导率高的 Cu(铜)和Ag(银)作为导体材料,在提高散热性方面受限。而使用了 Agを的GCHP 可以实现高散热性。

因为 GCHP 可以引入Ag的散热片,所以可以利用 Ag的高热导率。在该图表中,显示了 Al2O3(氧化铝) 和 AlN(氮化铝) 等的 HTCC 的热导率与 HTCC 导体中使用的 W (钨) 的热导率的比较数据。像这样,因为 GCHP 可以使用 Ag(银),所以可实现很高的散热性能。

高反射 ~ 高吸收的产品阵容

光具有在折射率不同的物质界面上发生反射的特性。GCHP 是玻璃和陶瓷的混合材料,光在玻璃和陶瓷界面上反复反射,从而实现高反射特性。开发可在维持玻璃的网络结构的同时大量使用陶瓷填料的玻璃成分,形成具有高反射率的 LTCC 封装基板。

GCHP 具有很高的光反射率,可以提高 LED 封装的光利用效率。想要控制反射率时,也有黑色类型的产品阵容可供选择。基板的反射率要求,依光传感装置的设计不同而异。但GCHPで可同时提供高反射率的白色类型和低反射率的黑色类型这两种产品阵容。

玻璃成分等带来的高可靠性

抑制裂纹 GCHP 含有玻璃成分,杨氏模量低。该特性具有分散应力的效果,确保应力不会集中在基板的某一部分。该特性是陶瓷基板所没有的,在安装后的基板中,不仅可保护基材,还有抑制周边部分产生裂纹的效果。
抗紫外线性 等的预设使用环境为室外,同时要求具有抗 UV 性。而 GCHP 是玻璃与陶瓷的复合体,几乎不会因紫外线照射而老化。
耐硫化性 在封装基板的严格的耐久性试验中,包括耐硫化试验。这是用于室外和车载用途时必须进行的试验。但使用 GCHP 时,不会发生硫化导致的老化。

通过多层线路技术实现多样化设计和小型化

GCHP 采用 LTCC 工艺制作而成。在被称为绿板的烧制前的基板上形成Ag等的金属图案,并在多层化处理后进行烧制。因此,可以进行内层配线,制作出多层线路。由此,还可以实现封装的小型化和灵活设计,例如:配置了表面贴装元件的封装等。
此外,在传感用途方面,本产品与扩散板等光学元件配合使用,AGC 可提供包括透镜、扩散板、DOE 等光学元件在内的解决方案。

在 LTCC 基板上配置了表面贴装装置的例子。可安装通过与中间芯片不同的配线来控制表面上所配置装置特性的芯片。
GCHP 的这些特性有助于提高很多产品的各种性能和可靠性。

陶瓷封装基板的性能比较

我们将 GCHP 的特点与其他陶瓷材料进行了比较和总结。因为由 Ag 作为散热片起作用,所以具有很高的散热性。
作为材料而言,本品属于可发挥玻璃和陶瓷特点的 LTCC 产品,具有很高的可靠性。
此外,GCHP 还可进行更复杂的内层配线,有助于提高设计灵活性和集成度。

项目 GCHP Al2O3 AlN
散热性

(heat sink)

反射率

(高反射)

(白色基材)

×
反射率

(高吸収)

(黒色基材)

×
可靠性
多层配线 ×

样品

             
试验片形状 顶面 底面 板材形状
3528尺寸
(3.5㎜*2.8㎜)
3532尺寸
(3.5㎜*3.2㎜)
3535尺寸
(3.5㎜*3.5㎜)
4343尺寸
(4.3㎜*4.3㎜)