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　　　　　　　　　材料世界網第 515 期電子報

LED主要基板材料現狀及展望

LED基板材料市場整體報告
LED藉由在單晶基板上成長磊晶結晶，再將單晶的n型半導體層、發光層、p型半導體層等逐一積層上去。本文將針對GaAs基板、GaP基板、InP基板、藍寶石基板、SiC基板、GaN基板發展現況做一簡單介紹。下表為化合物半導體的特徵及用途。

右表：化合物半導體的特徵及用途

GaAs具有紅外線以及紅色至綠色間的廣域波長特性，GaP則具有黃綠色及紅色的波長，InP於紅外線領域作為可對應長波長底層基板之用途。另一方面，應用在藍光及紫外線等的底層LED基板，一般多採用藍寶石基板及SiC基板及GaN基板。通常來說，在使用GaAs作為底層基板的情形下，會於磊晶層使用相同的材料使其成長同質磊晶(Homo-Epitaxial)。相較於此，製造藍光LED時會使用藍寶石及SiC材料作為底層基板，採用層疊GaN系磊晶層的方式，進行同質磊晶的成長。藍寶石及GaN的晶格常數較大，且在還原/高溫環境下可維持高度穩定性且低價格生產。目前市場有推出在GaN底層基板上成長異質磊晶(Hetero-Epitaxial)的LED產品，不過價格非常昂貴，以目前技術來看尚難以達到普及。

藍寶石基板以及LED用化合物結晶基板的市場規模，於2008年底在雷曼兄弟爆發金融海嘯危機的衝擊之下，市場雖有衰退，不過至2009年已回復至1,100萬片的規模，且在2010年在藍光LED強勁的需求帶動之下，2010年與前一年相較，市場成長率為120％，達到1,350萬片的佳績，2011年預估市場景況將持續穩定成長，預期將達到1,650萬片的市場規模。

GaAs基板
2006年用於LED的GaAs市場呈穩定擴大，不過至2007年因顧客端的良率提高以及晶片尺寸縮小化的影響，該材料市場因此隨之緊縮。2008年並無出現好轉，且隨著全球經濟局勢不佳的影響，市況持續低迷。不過2010年在各國政府的政策支援下，終端產品市場景氣回溫，GaAs市場轉為呈現擴大趨勢。應用在電子元件及LD領域的GaAs底層基板整體市場，2010年較前一年呈現110％的微幅成長，GaAs市場特別在電子元件及LD領域用途呈現回復的景況，不過用於LED領域仍未見成長，用於LED的GaAs---《本文節錄自材料世界網「材料最前線」專欄，更多資料請點選more 瀏覽》

LED陶瓷散熱基板之發展與應用

2010為LED產業發光發熱的一年， LED在照明應用與大尺寸背光源出貨量持續向上， LED 產品具有節能、省電、高效率、反應時間快、壽命週期長且不含汞具環保等優點，因此廣泛應用於LCD 背光、手機背光、號誌燈、汽車、藝術照明、建築物照明、舞台燈光控制、家庭照明等，但以LED 輸入功率約只有15~20% 電能轉換成光，近80~85% 的電能轉換為熱能， LED 發光時所產生的熱能若無法導出，將使LED 介面溫度過高，進而影響發光效率、穩定性與使用壽命，溫度愈高，其使用壽命愈低。LED 的發光效率會隨著使用時間的增長與使用的次數增加而持續降低，過高的介面溫度會加速影響其LED 發光的色溫品質致衰減，所以介面溫度與LED 發光亮度呈反比的關係。除載板材料的散熱能力外，材料的熱穩定性亦影響LED 產品壽命。LED 散熱方式包括1由空氣散熱；2由基板散熱；3由金線散熱；4若為共晶或覆晶製程，熱能可由導通孔導出。

陶瓷散熱基板製程簡介
目前市場上較普遍應用的陶瓷散熱基板種類及發展的演進，依序為HTCC 、LTCC 、DBC 、DPC 等四種，分述如下。
1. HTCC
多層陶瓷構裝的製程主要可分為：1基板線路布局設計；2漿料製備；3刮刀成形；4生胚加工及金屬化製程，包括生胚穩定化處理、沖片、打孔、填孔、印刷、疊壓、切割、側邊網印等；5共燒；6硬焊；7電鍍；8產品檢測，製程相當繁複，製程溫度(1,450~1,600°C)使其電極材料的選擇受限（鎢、鉬），且製作成本相當昂貴，目前逐漸被LTCC 取代。
2. LTCC
LTCC 與HTCC 陶瓷基板技術的差異性，主要是LTCC 基板在材料上將氧化鋁+30%~50% 的玻璃粉，共燒溫度降至約850°C ，在基板收縮率控制上有3~5% 的差異，因此在尺寸準確度、產品強度及添加玻璃質後，使得散熱特性下降，金屬線路使用銀金屬的成本較高。