LED晶粒基板散熱的解決方案大解析

LED晶粒基板主要是作為LED晶粒與系統電路板之間熱能匯出的媒介，藉由打線、共晶或覆晶的制程與LED晶粒結合。而基於散熱考量，目前市面上LED晶粒基板主要以陶瓷基板為主，以線路備制方法不同約略可區分為：厚膜陶瓷基板、低溫共燒多層陶瓷、以及薄膜陶瓷基板三種，在傳統高功率LED元件，多以厚膜或低溫共燒陶瓷基板作為晶粒散熱基板，再以打金線方式將LED晶粒與陶瓷基板結合。如前言所述，此金線連結限制了熱量沿電極接點散失之效能。

因此，近年來，國內外大廠無不朝向解決此問題而努力。其解決方式有二，其一為尋找高散熱係數之基板材料，包含了矽基板、碳化矽基板、陽極化鋁基板或氮化鋁基板，其中矽及碳化矽基板之材料半導體特性，使其現階段遇到較嚴苛的考驗，而陽極化鋁基板則因其陽極化氧化層強度不足而容易因碎裂導致導通，使其在實際應用上受限，因而，現階段較成熟且普通接受度較高的即為以氮化鋁作為散熱基板。

然而，目前受限於氮化鋁基板不適用傳統厚膜制程(材料在銀膠印刷後須經850℃大氣熱處理，使其出現材料信賴性問題)，因此，氮化鋁基板線路需以薄膜制程備制。以薄膜制程備制之氮化鋁基板大幅加速了熱量從LED晶粒經由基板材料至系統電路板的效能，高效導熱矽脂能大幅降低熱量由LED晶粒經由金屬線至系統電路板的負擔，進而達到高熱散的效果。

LED晶粒基板散熱的另一種熱散的解決方案為將LED晶粒與其基板以共晶或覆晶的方式連結，如此一來，大幅增加經由電極導線至系統電路板之散熱效率。然而此制程對於基板的佈線精確度與基板線路表面平整度要求極高，這使得厚膜及低溫共燒陶瓷基板的精准度受制程網版張網問題及燒結收縮比例問題而不敷使用。

現階段多以導入薄膜陶瓷基板，以解決此問題。薄膜陶瓷基板以黃光微影方式備制電路，輔以電鍍或化學鍍方式增加線路厚度，使得其產品具有高線路精准度與高平整度的特性。LED導熱相變化貼研製廠建議共晶/覆晶制程輔以薄膜陶瓷散熱基板勢必將大幅提升LED的發光功率與產品壽命。