以矽基材料做為LED封裝基板技術，近幾年逐漸從半導體業(yè)界被引進到LED業(yè)界，而LED基板采用矽材料最大優(yōu)勢便是其優(yōu)異的導熱能力。

　　因應LED照明市場需求而發(fā)展的功率型LED封裝，使用電流不斷增加，由150mA、350mA,到現(xiàn)在700mA甚至1A,使用在1平方毫米的LED晶片上，由于電流在LED晶片上轉換成光的效率只有30%,有70%電流會轉成熱，如果沒有良好導熱方法將熱傳導出LED晶片，LED晶片便會燒損，造成快速光衰。

　　解決LED封裝熱導，必須從結構上采低熱阻設計，同時在尺寸方面具備有輕巧的功能，以符合現(xiàn)代燈具需求。為因應LED封裝需求，傳統(tǒng)LED封裝必須有革命性的改變。近年來發(fā)展出了1種最具代表性的封裝（如圖1所示），LED產生的熱可由基板直接導出，同時具備有輕小的功能。

　　圖1、輕巧及導熱佳的LED封裝。

　　熱阻計算的理論公式為Rth=T/KA,其中各參數的定義如下：

　　Rth:熱阻，單位是K/W,也就是每瓦（W）電流通入LED晶片時，所產生的溫度值；

　　T:導熱基板的厚度（um）；

　　K:導熱基板的導熱系數（W/mK）；

　　A:導熱面積（mmxmm）。

　　所以，根據熱阻計算理論公式，在固定基板厚度及導熱面積下，如何選擇可以具有高導熱系數，同時又可量產的基板材料，是解決LED導熱的關鍵。以目前工業(yè)技術或量產成熟度來看，由于氧化鋁（Al2O3）及矽（Si）二者已同時大量應用在電子元件基板，會成為業(yè)界最佳LED基板材料的選擇。

　　氧化鋁目前被大量應用在電阻、電容、混膜電路、汽車電子以及高頻元件電路板使用，而矽則應用在半導體元件制造；將氧化鋁應用在LED封裝是因為氧化鋁材料高絕緣性及可制作輕小元件，然而，因為氧化鋁材料低導熱系數，在氧化鋁基板厚度是400um時，所造成的熱阻是5.2K/W,當大電流（700mA）通入在LED晶片上，瞬間溫升為13℃，將無法把熱立即傳導出LED晶片，這時LED晶片會產生快速光衰，因此，熱阻偏高是使用氧化鋁做為LED基板的難題。

　　矽材料也被大量應用在半導體制程及相關封裝，使用矽制造相關設備及材料已經非常成熟，因此，若將矽制作成LED封裝的基板可以容易大量生產，同時矽具有高信賴度及低熱導系數（140W/mK），當應用在LED封裝時，以理論值計算，矽基板所造成的熱阻只有0.66K/W,是氧化鋁基板5.2K/W的0.13倍，如果以LED元件每減少1K/W熱阻則使用壽命則增長1,000小時計算，使用矽基板會比使用氧化鋁基板增加4,600小時使用壽命。

　　以矽為導熱基板的LED封裝，目前已實際應用于照明光源設計方面，以采鈺科技矽材料為導熱基板的LED封裝產品為例，在3.37平方毫米的小尺寸面積內，以矽材料為導熱基板進行封裝，具快速導熱性能，可大幅解決因使用氧化鋁造成的高熱阻問題。

　　圖2、理論公式及實際量測的熱阻值。

　　將此LED封裝產品以精密量測熱阻設備（T3Ster）進行實際量測，可以清楚看到每層結構的熱阻值（如圖2所示）。由圖2的分析可以得知，LED的GaN及晶片基板造成熱阻分別是0.5K/W及2.6K/W,做為LED晶片固晶材料的銀層所造成的熱阻為1.3K/W,而矽基板所造成的熱阻為0.6K/W.

　　由理論公式及實際量測值來看，二者結果是非常接近的，所以使用矽基板為導熱材料應用在LED封裝是較佳選擇，因為矽基板可成熟量產及解決LED封裝的導熱難題。