LED陶瓷基板散热技术介绍

LED陶瓷散熱基板製程技術再升級 加速LED產品生產效率

隨著地球暖化日益嚴重，綠色環保議題受到重視，全球所有國家也於2009年底聚首哥本哈根，展開以世界氣候為主題的超大型會議，討論著地球的未來，力求共識以至高的智慧為地球環境保護作最大的努力，而在電子產業中，LED省電、節能一直都是熱門的話題，在2010年受惠於LED TV加上照明應用，而使得LED呈現高度成長，整體產值預估將較上一年成長約15%。因為具有低耗電量及長效壽命的優勢，LED已經由普通電子零組件轉為重要的節能產品，因此LED產品的應用正吸引著世人的目光。

目前LED產品封裝方式皆以打線與覆晶為主，如圖一。產品由單晶至多晶組合都有。其中，最關鍵的技術莫過於LED封裝後如何將其發光過程蓄積的熱能發散，散熱主要由傳導及對流決定，其中又以面積為最重要參數，以達到維持穩定發光效率的目的。以往LED晶片的封裝方式為，將其放置於金屬基板上再包覆樹脂，但以低熱傳係數之樹脂包覆，所產生的熱都由金屬基板傳遞，但金屬熱膨脹係數遠大於LED晶片，因此過度膨脹的現象會導致基板熱歪斜，進而引發晶片瑕疵或是發光效率降低。

圖1: LED 封裝方式以打線(WireBond)與覆晶(Flip Chip)為主，

基於上述問題，針對各種LED散熱基板種類與特性，如表二，各家基板廠製造商也有不同的研究與應用。 LED封裝改用低成本之印刷電路板(PCB)或金屬芯印刷電路板(MCPCB)進行散熱，此方法雖有效提升散熱效果，但以高分子當作主要基板卻又不能承受高溫工作條件的考驗。因此用於高功率的LED封裝會有許多限制的產生。目前，鑽石為現有材料中硬度最高，散熱最快，也最耐蝕的材料，因此也被一些廠家選為未來基板的研發素材，其具有最佳導熱係數和優越的機械強度的材料，但材料價格昂貴不易量產。

有鑑於此，現今LED封裝散熱基板多採用成本具競爭力的陶瓷材質，並且利用陶瓷基板具有與半導體有接近的熱膨脹係數與高耐熱能力，有效地解決熱歪斜及高溫製程問題。而在陶瓷基板材質中，則以氧化鋁材質基板其具有耐熱、穩定而不反應、絕緣及良好的導熱係數等優良特性優勢，被大量的應用在工業界。

表1: LED散熱基板種類與特性整理