用在大功率LED上的陶瓷基板

常用的散熱基板材料包括硅、金屬（如鋁、銅）、陶瓷（氮化鋁、氧化鋁）和復合材料等。雖然金屬材料有較高的導熱系數，但它與LED芯片襯底較高的熱失配難以滿足大功率LED封裝要求；而復合材料熱導率太低無法解決大功率LED散熱問題。

散熱基板作為熱流的主要通路在高功率LED的封裝應用中是必不可少的，它對于提高器件的散熱效率、降低結溫、提高器件的可靠度和壽命起著十分重要的作用。

LED 散熱基板的作用是吸收芯片產生的熱，并傳導至熱沉上，從而實現與芯片外界的熱交換。

因此，作為LED的理想散熱基板必須在物理性質、化學性質、電學性質方面具有以下幾個特性：

1）良好的化學穩定性和耐腐蝕性

2）高的熱導率，熱膨脹系數與芯片材料相匹配

3）低的介電常數和介電損耗

4）電絕緣性好，并具有很高的機械強度

5）價格低廉、易加工

6）密度小、無毒

下面介紹幾種材質的陶瓷基板：

1）氧化鈹基板

具有高硬度和強度的優異熱導體，這種材質的基板導熱率是氧化鋁基板的十幾倍，適用于大功率電路，并且介電常數又低，還可用于高頻電路，但是成本較高，氧化鈹粉末及其蒸汽對人體有害，存在環境問題。

2）氧化鋁基板

氧化鋁是在所有使用陶瓷基板中價格較低、綜合性能與作為基板材料使用最多的材料。氧化鋁陶瓷的玻璃成分一般由二氧化硅和其他氧化物組成，玻璃含量可由高變低，因為玻璃的導熱性差，因此玻璃含量高的陶瓷導熱性在制造高密度、大功率電路時需要格外注意，氧化鋁原材料與加工成品的匹配性需嚴格控制。

3）碳化硅基板

碳化硅的硬度僅次于金剛石，高純度單晶體的導熱率也僅次于金剛石。與其他材料相比，其熱擴散系數很大，甚至比銅還大，且熱膨脹系數與硅接近。室溫下熱導率比鋁高，可達氧化鋁基板的20倍以上，但熱導率會隨溫度的升高明顯下降。與氧化鋁相比，其介電常數高，絕緣耐壓性差。

4）氮化鋁基板

氮化鋁陶瓷作為一種具有高熱導率、高強度、高電阻率、密度小、低介電常數、無毒、以及與硅相匹配的熱膨脹系數等優異性能的材料，具備良好的絕緣和機械性能，在高頻電信、LED照明、新能源汽車、高鐵、風能和光伏發電等新興領域的商業化應用逐漸普及。

氮化鋁與氧化鋁不同，在自然界沒有天然形成，需要人工制備氮化鋁。這使得AlN材料制作工藝比較復雜，生產成本較高，且目前大部分國產AlN材料制作尚且達不到高導熱、高強度的應用研究。

 5）鋁碳化硅基板（AI/SiC）

近年來，鋁碳化硅基板（AI/SiC）由于具有原料成本低、導熱高、密度低、可塑性強等優點而越來越受到人們的關注。SiC 顆粒的熱膨脹系數與LED芯片襯底的熱膨脹系數相近，且彈性模量高，密度較小；同時鋁的高導熱、低密度、低成本和易加工等特點，使其用作基板材料時具有獨特的優勢，因此，兩種材料復合得到的鋁碳化硅基板綜合性能優良，可應用于大功率LED基板。