封裝基板作為LED重要構(gòu)件隨著LED芯片技術(shù)的發(fā)展也在發(fā)生變化，目前LED散熱基板主要使用金屬與陶瓷基板。金屬基板以鋁或銅為材料，由于技術(shù)成熟，且具成本優(yōu)勢，目前為一般LED產(chǎn)品所采用。而陶瓷基板線路對位精確度高，為業(yè)界公認(rèn)導(dǎo)熱與散熱性能極佳材料，是目前高功率LED散熱最適方案，被包括Cree、歐司朗等國際大廠和國內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)導(dǎo)入產(chǎn)品。目前陶瓷基板在國內(nèi)外均有小規(guī)模生產(chǎn)，其未來產(chǎn)業(yè)化前景將受到芯片封裝方式的影響，隨著未來LED芯片封裝向倒裝或垂直技術(shù)方向發(fā)展，陶瓷基板將前景可期。

一、陶瓷基板主要用于高功率LED

　　LED的散熱會對LED芯片的效率、壽命、可靠性等產(chǎn)生重要影響，這就要求LED封裝具有良好的散熱能力。因此，作為LED重要構(gòu)件的封裝基板不僅是載片的作用，更是散熱的重要通道之一，它的結(jié)構(gòu)和材料在散熱過程中起著關(guān)鍵的作用。隨著LED芯片技術(shù)的發(fā)展，LED 產(chǎn)品的封裝結(jié)構(gòu)從引腳式封裝結(jié)構(gòu)到表面貼裝式(SMD)封裝結(jié)構(gòu)再到功率型封裝結(jié)構(gòu)，LED的封裝基板也從傳統(tǒng)的玻璃環(huán)氧樹脂，發(fā)展到如今主流的金屬材料，而近年來陶瓷基板的出現(xiàn)，對鋁基板的地位形成了一定的沖擊。

　　目前，LED散熱基板主要使用金屬與陶瓷基板。金屬基板以鋁或銅為材料，由于技術(shù)成熟，且具成本優(yōu)勢，目前為一般LED產(chǎn)品所采用。而陶瓷基板線路對位精確度高，為業(yè)界公認(rèn)導(dǎo)熱與散熱性能極佳材料，是目前高功率LED散熱最適方案，雖然成本比金屬基板來得高，但照明要求的散熱性及穩(wěn)定性高于筆記本電腦、電視等電子產(chǎn)品，因此，包括Cree、歐司朗、飛利浦及日亞化等國際大廠，都使用陶瓷基板作為LED晶粒散熱材質(zhì)。國內(nèi)企業(yè)都有導(dǎo)入陶瓷封裝。

　　由于高分子絕緣材料的導(dǎo)熱系數(shù)較低，同時耐熱性能較差，如果要提高鋁金屬基板的整體導(dǎo)熱性能及耐熱性能，需要替換掉絕緣材料，但是絕緣材料的啟用，使得同線路無法自傲鋁金屬基板之上布置，所以目前直接提高鋁金屬基板的導(dǎo)熱系數(shù)還無法實現(xiàn)。而陶瓷散熱基板，其具有新的導(dǎo)熱材料和新的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以消除鋁金屬基板所具有的缺陷，從而改善基板的整體散熱效果。下表為陶瓷散熱基板與金屬散熱基板比較。

表1 陶瓷散熱基板與金屬散熱基板比較

二、不同種類的陶瓷基板均有工藝瓶頸需要跨越

　　目前市場上的陶瓷散熱基板種類很多，工藝也不盡相同，廠家根據(jù)LED產(chǎn)品的散熱需要選擇合適的散熱基板，最終在散熱性能和成本上達(dá)到最好的綜合效果。陶瓷散熱基板根據(jù)材料分有主要有氧化鋁基板和氮化鋁基板，根據(jù)結(jié)構(gòu)分主要有單層基板和多層基板(兩層)?，F(xiàn)階段較普遍的陶瓷散熱基板種類共有LTCC(低溫共燒多層陶瓷基板)、HTCC(高溫共燒多層陶瓷)、DBC(直接接合銅基板)、DPC(直接鍍銅基板)四種，其中HTCC屬于較早期發(fā)展之技術(shù)，但由于其較高的工藝溫度(1300~1600℃)，使其電極材料的選擇受限，且制作成本相當(dāng)昂貴，這些因素促使LTCC的發(fā)展，LTCC雖然將共燒溫度降至約850℃，但其尺寸精確度、產(chǎn)品強度等技術(shù)上的問題尚待突破。而DBC與DPC則為近幾年才開發(fā)成熟，且能量產(chǎn)化的專業(yè)技術(shù)，但對于許多人來說，此兩項專業(yè)的工藝技術(shù)仍然很陌生，甚至可能將兩者誤解為同樣的工藝。DBC是利用高溫加熱將Al2O3與Cu板結(jié)合，其技術(shù)瓶頸在于不易解決Al2O3與Cu板間微氣孔產(chǎn)生之問題，這使得該產(chǎn)品的產(chǎn)能與良率受到較大的挑戰(zhàn)，而DPC技術(shù)則是利用直接披覆技術(shù)，將Cu沉積于Al2O3基板之上，該工藝結(jié)合了材料與薄膜工藝技術(shù)，其產(chǎn)品為近年最普遍使用的陶瓷散熱基板，然而其材料控制與工藝技術(shù)整合能力要求較高，這使得跨入DPC產(chǎn)業(yè)并能穩(wěn)定生產(chǎn)的技術(shù)門檻相對較高。

表2 陶瓷散熱基板特性比較

　　歷時兩年共同研發(fā)并獲得國家實用新型專利的全新K9-H陶瓷LED復(fù)合散熱材料，成功應(yīng)用于LED燈泡上并已于去年實現(xiàn)量產(chǎn)。

三、新型垂直和倒裝芯片的封裝需要使用陶瓷基板

　　硅襯底垂直芯片在封裝時，一般采用陶瓷基板作為熱導(dǎo)和電性載體，可以獲得優(yōu)越的熱電效應(yīng)。在倒裝芯片封裝時，可選取陶瓷基板作為熱導(dǎo)和電性載體以獲得優(yōu)越的熱電效應(yīng)，當(dāng)然也可以用金屬銅作為基板，這主要取決于誰能更好的解決燈具的三人問題。目前中國LED芯片95%的主流應(yīng)用市場為正裝芯片，國內(nèi)LED用倒裝和垂直芯片的需求量會穩(wěn)步增長至目前下游應(yīng)用市場的20%-30%。

　　因此，倒裝或垂直技術(shù)的發(fā)展對陶瓷基板來說，有著絕對的好處，并且陶瓷在未來的倒裝或垂直封裝工藝中將會更有優(yōu)勢。此外，在1-5W的功率范圍內(nèi)，陶瓷封裝也會存有優(yōu)勢，例如3535這類的器件，可以直接Molding，用聚光杯將它Molding在陶瓷基板上面。封裝方式的改變，進而引發(fā)基板材料的變化，因此倒裝芯片的封裝方式或許也將引發(fā)一場新一代配套基板材料的變革。

四、陶瓷基板未來成本有待壓縮，前景可期

　　當(dāng)前導(dǎo)致基板市場價格各異的主要因素，是其采用原材料的差異。例如目前市場主要分為鋁基板、陶瓷基板及銅基板，同時在普通鋁基板的基礎(chǔ)上，當(dāng)前市場又逐步延生出鏡面鋁基板。鋁基、陶瓷基、銅基三者相比，應(yīng)該是銅基價格最貴，但是目前市面上銅基板已不多見，其因價格過高，導(dǎo)致性價比偏低。陶瓷基比鋁基略貴，并且當(dāng)前市面上應(yīng)用最多的應(yīng)為鋁基，但是目前市面上均在研發(fā)陶瓷基板，其成本也在逐步下降。目前，鋁基板約為400元每平方，銅基板約為800-900元每平方，純陶瓷基板約為500元每平方，印上銀電路后為1000元每平方，價格略高。

　　08年前后，當(dāng)國內(nèi)封裝企業(yè)剛涉足顯示及背光領(lǐng)域的時候，科銳的大功率陶瓷封裝光源橫空出世，當(dāng)時在國內(nèi)也掀起一陣投身大功率陶瓷封裝的浪潮，此后投身其中的各大國內(nèi)封裝企業(yè)均以失敗告終，主要原因包括：國產(chǎn)封裝技術(shù)的不成熟、原材料陶瓷基板依賴進口供貨難，以及品牌知名度的欠缺。進入2015年以來，隨著國產(chǎn)倒裝芯片的逐步成熟，對陶瓷基板的市場需求擴大。此外，材料成本的大幅下跌以及國內(nèi)生產(chǎn)陶瓷基板企業(yè)的增多，對于國內(nèi)陶瓷封裝從業(yè)者而言，似乎又看到了久違的春天。與此同時，伴隨著CSP技術(shù)而催生的新興市場，除去原有的傳統(tǒng)戶外照明市場及強光手電筒市場外，大功率陶瓷封裝也開始向汽車大燈、Flash LED、紫外 LED等領(lǐng)域逐步滲透。因而，其前景看來十分值得期待。