散熱和動態反應

像一些壽命短的產品如閃光燈需要較一般大三倍的電流來驅動發光二極體，DBC 基板的高熱容量特性對於此種產品會有益處

　　圖14 LED的PWM亮度調節方法

另外，較為廣泛使用的發光二極體的亮度調節方法是脈波寬度調變方式，(如圖所顯示的PWM)。使用這種方法發光二極體的開關是一個高頻率的指定工作週期，肉眼只覺得光是暗了而察覺不到其週期。這個過程意味著熱管理的需求。封裝型發光二極體一般都用散熱金屬片，晶粒直焊基板封裝需提供足夠熱容量以提供此操作模式使用。厚銅片的散熱效能可進一步改進散熱性能，這能以一個實際的測量和/或作出有限元素類比。從模擬中可以清楚看到較厚的DBC銅片的效應。當中顯示出散熱方法是圍繞晶片作同心分佈。

圖15 標準彩色圖

圖16 帶厚銅片的氧化鋁基板

這樣的散熱方法增加了散熱的面積。某些氧化鋁基板/和厚銅片構成的組合甚至可以比美氮化鋁DBC的熱性能。

在數值上，靜態熱阻當和其他基板物料比較時會有所下降，動態熱性能同時也顯示了增加熱容量的效應。

圖17 在DCB和IMS上的CoB的動態性能

可靠性的考慮–熱膨脹率

不同于封裝型發光二極體，晶粒直焊基板封裝就需考慮到熱-機械相容性的需求。任何剛性之互連層(例如焊料層)兩面的不同之熱膨脹率於會對互連層產生應力，當物料的彈性和剛性決定可靠性，較多應力就必定會減低連結的可靠性。由於允許最高接面溫度的提升，這情況便轉為如同功率電子的可靠性問題。增加40℃，銅片與GaAs的不同熱膨脹係數(16.5-5.5)會使晶片和基板有約440ppm長度不匹配的問題。

這就是大功率電子領域裏眾所周知的問題，這裏有三個可能的方案：

　　1. 使用匹配的物料以減低熱膨脹係數的差別

　　2. 減低整體溫度

　　3. 使用非剛性接觸面物料

用氧化鋁DBC作為材料的熱膨脹係數約為7.2 ppm/K，這數值視其實際結構而定。因此該物料可於純銅或鋁散熱器和半導體晶片之間提供匹配的材料。

圖18 不同的熱膨脹率對功率的影響