高功率LED的封裝基板發(fā)展趨勢

　　高功率加速陶汰樹脂材料

　　LED封裝用陶瓷材料分成氧化鋁與氮化鋁，氧化鋁的熱傳導率是環(huán)氧樹脂的55倍，氮化鋁則是環(huán)氧樹脂的400倍，因此目前高功率LED封裝用基板大多使用熱傳導率為200W/mK的鋁，或是熱傳導率為400W/mK的銅質(zhì)金屬封裝基板。

　　半導體IC芯片的接合劑分別使用環(huán)氧系接合劑、玻璃、焊錫、金共晶合金等材料。LED芯片用接合劑除了上述高熱傳導性之外，基于接合時降低熱應(yīng)力等觀點，還要求低溫接合與低楊氏系數(shù)等等，而符合這些條件的接合劑分別是環(huán)氧系接合劑充填銀的環(huán)氧樹脂，與金共晶合金系的Au-20%Sn。

接合劑的包覆面積與LED芯片的面積幾乎相同，因此無法期待水平方向的熱擴散，只能寄望于垂直方向的高熱傳導性。根據(jù)模擬分析結(jié)果顯示LED接合部的溫差，熱傳導性非常優(yōu)秀的Au-Sn比低散熱性銀充填環(huán)氧樹脂接合劑更優(yōu)秀。

　　LED封裝基板的散熱設(shè)計，大致分成LED芯片至框體的熱傳導、框體至外部的熱傳達兩大方面。

　　熱傳導的改善幾乎完全仰賴材料的進化，一般認為隨著LED芯片大型化、大電流化、高功率化的發(fā)展，未來會加速金屬與陶瓷封裝取代傳統(tǒng)樹脂封裝方式，此外LED芯片接合部是妨害散熱的原因之一，因此薄接合技術(shù)成為今后改善的課題。

　　提高LED高熱排放至外部的熱傳達特性，以往大多使用冷卻風扇與熱交換器，由于噪音與設(shè)置空間等諸多限制，實際上包含消費者、照明燈具廠商在內(nèi)，都不希望使用上述強制性散熱元件，這意味著非強制散熱設(shè)計必須大幅增加框體與外部接觸的面積，同時提高封裝基板與框體的散熱性。

　　具體對策如：高熱傳導銅層表面涂布利用遠紅外線促進熱放射的撓曲散熱薄膜等，根據(jù)實驗結(jié)果證實使用該撓曲散熱薄膜的發(fā)熱體散熱效果，幾乎與面積接近散熱薄膜的冷卻風扇相同，如果將撓曲散熱薄膜黏貼在封裝基板、框體，或是將涂抹層直接涂布在封裝基板、框體，理論上還可以提高散熱性。

　　有關(guān)高功率LED的封裝結(jié)構(gòu)，要求能夠支持LED芯片磊晶接合的微細布線技術(shù);有關(guān)材質(zhì)的發(fā)展，雖然氮化鋁已經(jīng)高熱傳導化，但高熱傳導與反射率的互動關(guān)系卻成為另1個棘手問題，一般認為未來若能提高氮化鋁的熱傳導率，對高功率LED的封裝材料具有正面助益。