新款LED陶瓷散热基板工艺技术，加速LED产品生产效率

以下内容由大毅科技(TA-I TECHNOLOGY)所提供：

随着地球暖化日益严重，绿色环保议题受到重视，全球所有国家也于2009年底聚首哥本哈根，展开以世界气候为主题的超大型会议，讨论着地球的未来，力求共识以至高的智慧为地球环境保护作最大的努力，而在电子产业中，LED省电、节能一直都是热门的话题，在2010年受惠于LED TV加上照明应用，而使得LED呈现高度成长，整体产值预估将较2009年成长约15%。因为具有低耗电量及长效寿命的优势，LED已经由普通电子零组件转为重要的节能产品，因此LED产品的应用正吸引着世人的目光。

目前LED产品封装方式皆以打线与覆晶为主，如图一。产品由单晶至多晶组合都有。其中，最关键的技术莫过于LED封装后如何将其发光过程蓄积的热能发散，散热主要由传导及对流决定，其中又以面积为最重要参数，以达到维持稳定发光效率的目的。以往LED芯片的封装方式为，将其放置于金属基板上再包覆树脂，但以低热传係数之树脂包覆，所产生的热都由金属基板传递，但金属热膨胀係数远大于LED芯片，因此过度膨胀的现象会导致基板热歪斜，进而引发芯片瑕疵或是发光效率降低。

图1: LED 封装方式以打线(WireBond)与覆晶(Flip Chip)为主

基于上述问题，针对各种LED散热基板种类与特性，如表二，各家基板厂制造商也有不同的研究与应用。 LED封装改用低成本之印刷电路板(PCB)或金属芯印刷电路板(MCPCB)进行散热，此方法虽有效提升散热效果，但以高分子当作主要基板却又不能承受高温工作条件的考验。因此用于高功率的LED封装会有许多限制的产生。目前，钻石为现有材料中硬度最高，散热最快，也最耐蚀的材料，因此也被一些厂家选为未来基板的研发素材，其具有最佳导热係数和优越的机械强度的材料，但材料价格昂贵不易量产。

有鑑于此，现今LED封装散热基板多采用成本具竞争力的陶瓷材质，并且利用陶瓷基板具有与半导体有接近的热膨胀係数与高耐热能力，有效地解决热歪斜及高温工艺问题。而在陶瓷基板材质中，则以氧化铝材质基板其具有耐热、稳定而不反应、绝缘及良好的导热係数等优良特性优势，被大量的应用在工业界。

表1: LED散热基板种类与特性整理

以大毅科技为例，大毅除了是被动元件与保护元件制造商之外，于2010年更进一步的投入LED散热基板市场，制造高功率LED散热基板，如图二。 利用目前既有的专业保护元件黄光微影薄膜工艺以及精密电铸技术能力，加上由大毅科技自行研发的雷射切割凿孔设备，导入氧化铝以及氮化铝作为散热基板材料，纳入生产工艺开始进行量产，满足所有LED产品封装的设计与散热需求。

图2: 大毅科技所生产的LED散热基板

由于LED陶瓷散热基板的工艺与大毅现有的保护元件产品工艺相仿，并且在材料与设备上更是有许多相同之处。故利用原本保护元件使用的陶瓷基板工艺共通性，制造出高功率LED散热用陶瓷基板产品。

大毅科技采用高温烧结的緻密陶瓷基板，制作LED封装层使用的构装基板(Carrier)，产品工艺皆由大毅科技自行研发控管，透过薄膜工艺，克服了信赖性与附着性的种种问题，并以大量制造的方式，使得生产效率或者成本价格，皆能够为厂商带来最大的商机以及市场竞争力。产品介绍如表二。

表2:大毅科技高功率LED散热基板介绍

大毅科技以自行研发之雷射切割凿孔机进行基板凿孔，建立陶瓷基板之雏型。接着进行溅镀工艺于基板沉积导电层，再经黄光微影薄膜工艺来得到所须线路图形，并以电铸方式将线路增厚并且填满上下线路导通孔，最后在增厚线路镀上覆晶所需之镀层，完成散热基板之工艺，如图三。

图3、大毅高功率LED陶瓷散热基板工艺与设备介绍