LED封装领域用陶瓷基板现状与发展简要分析

连续通过1mm宽0.3mm厚铜体，温升约17℃；100A电流连续通过2mm宽0.3mm厚铜体，温升仅5℃左右。与钎焊和Mo-Mn法相比，DBC具有很低的热阻特性，以10×10mmDBC板的热阻为例：

0.63mm厚度陶瓷基片DBC的热阻为0.31K/W，0.38mm厚度陶瓷基片DBC的热阻为0.19K/W，0.25mm厚度陶瓷基片DBC的热阻为0.14K/W。

氧化铝陶瓷的电阻最高，其绝缘耐压也高，这样就保障人身安全和设备防护能力；除此之外DBC基板可以实现新的封装和组装方法，使产品高度集成，体积缩小。

4.3.1 直接敷铜陶瓷基板发展趋势

在大功率、高密度封装中，电子元件及芯片等在运行过程中产生的热量主要通过陶瓷基板散发到环境中，所以陶瓷基板在散热过程中担当了重要的角色。Al2O3陶瓷导热率相对较低，在大功率、高密度封装器件运行时须强制散热才可满足要求。BeO陶瓷导热性能最好，但因环保问题，基本上被淘汰。SiC陶瓷金属化后键合不稳定，作为绝缘基板用时，会引起热导率和介电常数的改变。AlN陶瓷具有高的导热性能，适用于大功率半导体基片，在散热过程中自然冷却即可达到目的，同时还具有很好的机械强度、优良的电气性能。虽然目前国内制造技术还需改进，价格也比较昂贵，但其年产增率比Al2O3陶瓷高4倍以上，以后可以取代BeO和一些非氧化物陶瓷。所以采用AlN陶瓷做绝缘导热基板已是大势所趋，只不过是存在时间与性价比的问题。

4.3.2直接敷铝(DAB)陶瓷基板与直接敷铜陶瓷基板(DBC)性能比较

直接敷铝基板作为一种绝缘载体应用于电子电路而取得长足进展，该技术借a了直接敷铜陶瓷基板技术。这类新型的直接敷Al基板在理论和实验上表现出好的特性。尽管它的特性在很多方面相似于直接敷Cu基板。对于直接敷Cu基板，由于金属铜的膨胀系数室温时为17.0 ′10-6/°C，96氧化铝陶瓷基板的热膨胀系数室温时为6.0′10-6/°C，铜和氧化铝敷接的温度较高（大于1000℃），界面会形成比较硬的产物CuAlO2，所以敷接铜的氧化铝基板的内应力较大，抗热震动性能相对较差，在使用中常常因疲劳而损坏。

铝和铜相比，具有较低的熔点，低廉的价格和良好的塑性，纯铝的熔点只有660℃，纯铝的膨胀系数在室温时为23.0′ 10-6/℃，金属铝和氧化铝陶瓷基板的敷接是物理湿润，在界面上没有化学反应，而且纯铝所具有的优良的塑性能够有效缓解界面因热膨胀系数不同引起的热应力，研究也证实Al/Al2O3陶瓷基板具有非常优良的抗热震性能。这是直接敷Cu基板无法比拟的，同时金属铝和氧化铝陶瓷之间的抗剥离强度也较大。

直接敷铝基板作为基板特别适合于功率电子电路直接敷铝基板性能不同于直接敷铜基板的性能，前者在高温循环下有更好的稳定性能。直接敷铝基板的芯片也表现出更好的稳定性，胜过直接敷铜基板。直接敷铝基板以它的高的抗热震性、低的重量，有望在将来开发出更好的性能，以满足更高的需求。

4.3.3敷铝陶瓷基板的发展趋势

敷铝陶瓷基板(DAB)以其独特的性能应用于绝缘载体，特别是功率电子电路。这种新型材料在很多方面都有和直接敷铜基板(DBC)相似的地方，而自身又具有显著的抗热震性能和热稳定性能，对提高在极端温度下工作器件的稳定性十分明显。由Al-Al2O3基板、Al-AlN基板做成的电力器件模块已成功应用在日本汽车工业上。DAB基板在对高可靠性有特殊要求的器件上具有巨大的潜力，这就使其非常适合优化功率电子系统、自动化、航空航天等。

　　4.4 DPC (Direct Plate Copper)

DPC亦称为直接镀铜基板， DPC基板工艺为例：首先将陶瓷基板做前处理清洁，利用薄膜专业制造技术－真空镀膜方式于陶瓷基板上溅镀结合于铜金属复合层，接着以黄光微影之光阻被复曝光、显影、蚀刻、去膜工艺完成线路制作，最后再以电镀/化学镀沉积方式增加线路的厚度，待光阻移除后即完成金属化线路制作，详细DPC生产流程图如下图。

　　5 、陶瓷基板特性

　　5.1 热传导率

热导率代表了基板材料本身直接传导热能的一种能力，数值愈高代表其散热能力愈好。在LED领域散热基板最主要的作用就是在于，如何有效的将热能从LED芯片传导到系统散热，以降低LED 芯片的温度，增加发光效率与延长LED寿命，因此，散热基板热传导效果的优劣就成为业界在选用散热基板时，重要的评估项目之一。检视表一，由四种陶瓷散热基板的比较可明看出，虽然Al2O3材料之热传导率约在20~24之间，LTCC为降低其烧结温度而添加了30%~50%的玻璃材料，使其热传导率降至2~3W/mK左右；而HTCC因其普遍共烧温度略低于纯Al2O3基板之烧结温度，而使其因材料密度较低使得热传导系数低Al2O3基板约在16~17W/mK