厚膜制程大多使用網版印刷方式形成線路與圖形,因此,其線路圖形的完整度與線路對位的精確度往往隨著印刷次數增加與網版張力變化而出現明顯的累進差異,此結果將影響后續封裝制程上對位的精準度;再者,隨著組件尺寸不斷縮小,網版印刷的圖形尺寸與分辨率亦有其限制,隨著尺寸縮小,網版印刷所呈現之各單元圖形尺寸差異(均勻性)與金屬厚度差異亦將越發明顯。為了線路尺寸能夠不斷縮小與精準度的嚴格要求下,LED散熱基板的生產技術勢必要繼續提升。因而薄膜制程的導入就成為了改善方法之一,然而國內擁有成熟的陶瓷基板薄膜金屬化制程技術的廠家卻屈指可數。為此,以薄膜組件起家的璦司柏電子(ICP),即針對自家開發之薄膜基板與傳統厚膜基板進行其制程與產品特性差異分析(如下表二所示)。

　　表二 薄膜與厚膜制程產品之差異分析

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　　3-2、薄膜制程應用于陶瓷基板

　　薄膜技術的導入正可解決上述線路尺寸縮小的制程瓶頸,結合高真空鍍膜 技術與黃光微影技術,能將線路圖形尺寸大幅縮小,并且可同時符合精準的線路對位要求,其各單元的圖形尺寸的低差異性(高均勻性)更是傳統網版印刷所不易達到的結果。在高熱導的要求下,目前璦司柏(ICP)的薄膜制程技術已能克服現階段厚膜制程在對位精準度的瓶頸,圖(二)即為薄膜制程之簡易流程圖,在空白陶瓷基板上(氧化鋁/氮化鋁)經過前處理之后,鍍上種子層(sputtering),經過光阻披覆、曝光顯影,再將所需之線路增厚(電鍍/化學鍍),最后經過去膜、蝕刻步驟使線路成形,此制程所備制之產品具有較高的線路精確度與較佳的金屬鍍層表面平整度。圖(三)即為璦司柏薄膜基板產品與傳統厚膜產品的金屬線路光學 顯微圖像。可明顯看出厚膜印刷之線路,其表面具有明顯的坑洞且線條的平整度不佳,反觀以薄膜制程制備之金屬線路,不但色澤清晰且線條筆直平整。

　　由以上厚/薄膜這些金屬線路上的幾何精準度差異,再加上厚膜線路易因網版張網問題造成數組圖形的累進公差加劇,使得厚膜印刷產品在后續芯片置件上,較容易造成置件偏移或是尋邊異常等困擾。換句話說厚膜印刷產品的對位及線路的精準度不夠精確,使其限制了芯片封裝制程的制程裕度(window)。然而,薄膜制程產品則能大幅改善其現象。

　　但從產品成本結構來看,如表二所示薄膜產品的制程設備(黃光微影)與生產環境(無塵或潔凈室)相較于厚膜產品其成本較高,然而薄膜制程的金屬線路多以厚銅材料為主,相較于厚膜印刷之厚銀而言,材料成本卻相對較低,因此,可預期的當利用薄膜制程將陶瓷基板金屬化的產品,日漸達到經濟規模時,其成本將逐漸趨近于厚膜產品。

　　圖二、薄膜制程流程

　　圖三、厚膜與薄膜線路差異

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　　3-2-1、氧化鋁陶瓷基板

　　上述部分是針對制程不同部份所做的闡述,另一項與散熱息息相關的則是基板材質,LED散熱基板所使用之材質現階段以陶瓷為主,而氧化鋁陶瓷基板應是較易取得且成本較低之材料,是目前運用在組件上的主要材料,然而厚膜技術或薄膜技術在氧化鋁陶瓷基板上制備金屬線路,其金屬線路與基版的接著度或是特性上并無顯著的差異,而兩種制程顯現出最主要的差異則是在線路尺寸縮小的要求下,薄膜制程能提供厚膜技術無法達到的較小線路尺寸與較高的圖形精準度。

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　　3-2-2、氮化鋁陶瓷基板

　　而在更高功率LED應用的前提下,具高導熱系數的氮化鋁(170-230W/mK)將是散熱基板的首選材質,但厚膜印刷之金屬層(如高溫銀膠)多需經過高溫(高于800oC)燒結制程,此高溫燒結制程于大氣環境下執行易導致金屬線路與氮化鋁基板間產生氧化層,進而影響線路與基板之間的附著性;然而,薄膜制程則在300℃以下制程之條件下備制,無氧化物生成與附著性不佳之疑慮,更可兼具線路尺寸與高精準度之優勢。薄膜制程為高功率氮化鋁陶瓷LED散熱基板創造更多應用空間。

　　4、結論

　　以上我們已將LED散熱基板在兩種不同制程上做出差異分析,以薄膜制程備制陶瓷散熱基板具有較高的設備與技術,需整合材料開發門坎,如曝光、真空沉積、顯影、蒸鍍(Evaporation)、濺鍍(Sputtering)電鍍與無電鍍等技術,以目前的市場規模,薄膜產品的相對成本較高,但是一旦市場規模達到一定程度時,必定會反映在成本結構上,相對的在價格上與厚膜制程的差異將會有大幅度的縮短。