以氧化铝及硅作为LED集成封装基板材料的热阻比较分析[2]

图3  R公司氧化铝基板的LED封装热阻分析

　　图3为T3Ster 热阻仪测试氧化铝基板封装LED( LED area: 1 x 1 mm; LED emitter: 3.15x3.5 mm)) 的结果，在25 oC环境温度下测试时，各封装层的热阻如下：
　　1. Chip : 2 oC/W
　　2. Bonding layer : 1.5 oC/W
　　3. 氧化铝基板 : 4.7 oC/W (氧化铝基板厚度: 400um, 铜层厚度75um)

　　当175mA小电流通入下，其基板因热阻温升为4.7 oC; 当电流来到 350mA，基板温升为6.9 oC，当500mA电流通入时，基板温升大约为8.1oC, 及当700mA大电流通入下，基板因热阻温升大约为11oC。

　　当氧化铝基板温升大于8 o C, 此时氧化铝基板会不易将热传导出LED芯片，LED芯片会快速光衰。 LED芯片封装在氧化铝基板，封装组件只适合始使用功率 (~ 350mA， 约 1watt)。

　　应用以硅为导热基板的LED封装，如图4所示，在3.37 x3.37 mxm2 的小尺寸面积上，具有快速导热的性能， 可大幅解决因为使用氧化铝造成的高热阻问题。以精密的量测热阻设备 (T3Ster)量测到的热阻值，在25 oC环境温度下测试时，各封装层的热阻如下：
　　1. Chip: 1 oC/W
　　2. Bonding layer: 1.5 o C/W
　　3. Si substrate: 2.5 o C/W

　　当大电流 (700 mA) 通入在 1 x 1 mm² 的LED芯片上， 硅基板因热阻的温升为 6. 3 oC (=2.5 x 700mA x 3.6 V)，硅基板会快速将热传导出LED芯片，LED芯片只会有小量光衰。 硅藉由优良导热性能将热传导出LED芯片，LED芯片会只会有小许光衰。 因此，LED芯片封装在硅基板上适合于大功率使用( ~700 mA，约 3 W)。 因为硅基板制作及LED封装在硅基板, 技术难度非常高, 目前只有少许公司具备。硅作为LED集成封装基板材料的热阻低于氧化铝基板材料, 应用于大功率时, 硅基板为好的选择。

　　总体LED封装热阻经T3Ster实测结果比较如下：

　　LED Si 封装: VisEra : 5 o C/W
　　LED氧化铝，E公司 : 25 o C/W
　　LED 氧化铝封装，R公司 : 8.2 o C/W