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dc.contributor張守一zh_TW
dc.contributor蔡宗良zh_TW
dc.contributor.advisor林佳鋒zh_TW
dc.contributor.author曾合加zh_TW
dc.contributor.authorTseng, Ho-Chiaen_US
dc.contributor.other中興大學zh_TW
dc.date2007zh_TW
dc.date.accessioned2014-06-06T06:27:02Z-
dc.date.available2014-06-06T06:27:02Z-
dc.identifierU0005-2607200622370500zh_TW
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dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11455/4111-
dc.description.abstract在LED新技術不斷的發展突破及壽命的延長下, LED應用於顯示器背光源、型投影機、照明及汽車燈源…等市場潛力已受到廣泛注意。但是在實際封裝應用後,我們發現即使在一般操作電流下常有壽命衰減異常問題的產生,部分案例甚至在短短168小時內亮度即衰退50%,故封裝技術扮演著重要的角色,且仍有許多問題待我們去克服,如散熱、UV短波、封裝料折射率等。 本研究利用各個實驗找出各種造成封裝衰退異常之失效模式,在確認真正的失效原因後,進一步尋找出能利用不同之封裝方式與技術解決造成封裝上造成的失效,且讓LED更有效展現長壽命特性之方法。最後我們歸納出維持封裝後長壽命的方裝技術包括二極體背面鍍反射層並利用共晶之固晶方式、品質較佳之環氧樹脂材料、二極體與環氧樹脂之間添加矽膠等封裝方式與條件。zh_TW
dc.description.abstractAs the development of the new technology, the LEDs can be used widely. The market applications of LEDs on display backlight, light source of mini-projector, general lighting and automobile lighting etc… have attracted much attention in these years. In the future, white LED is most important for the illumination application. Encapsulant plays an important role in the LED device. It can extract light from the LED chip and protect device from damage. However, LED encapsulant has lots of challenges to overcome, such as high refractive index, thermal resistance, UV resistance, etc. In this thesis, we will discuss the LED encapsulant defect modes and find the better encapsulant technology to increase the lifetime of LEDs.en_US
dc.description.tableofcontents中文摘要………………………………..…………….…….………………..i 英文摘要……………………………………………………….…………… ii 誌謝辭…………………………………………………………………..........iii 目錄……………………………………………………… ……………….…iv 圖目錄…………………………………………………………………..…....vi 表目錄………………………………………………………………………..vii 第ㄧ章 緒論 1-1 前言…………………………………………………………………..1 1-2 發光二極體之發展進程……………………………………………..1 1-3 研究背景及動機……………………………………………………..3 1-3-1 熱因素…………………………………………………………...3 1-3-2 短波輻射量……………………………………………………...3 1-3-3 封裝材料因素…………………………………………………...3 1-3-4 白光LED螢光粉粒對短波輻射量之侷限效應…………………4 1-4 研究方向及架構……………………………………….……………..4 第二章 發光二極體之特性簡介 2-1 光電特性 …………………………………………………….……....7 2-2 金屬與半導體介面特性………………………………………….......8 2-2-1金屬與半導體接觸理論簡介………………………………….....8 2-2-2 歐姆接觸原理簡介…………………………………………...….9 2-3 發光二極體發光原理簡介………………………………………..…10 2-4發光二極體之於熱效應之影響…………………………………..….12 第三章 實驗設置與材料介紹 3-1 Junction temperature & 熱阻值量測系統建置……………………...20 3-1-1 Junction temperature量測方式………………………………….20 3-1-2 熱阻值量測方式………………………………………………...20 3-2 環氧樹脂之應用……………………………………………………..21 3-2-1 環氧樹脂的定義………………………………………………...21 3-2-2環氧樹脂的性能及應用特點……………………………………21 3-2-2-1 環氧樹酯及其固化物的性能………………………………22 3-2-2-2 環氧樹脂的應用特點………………………………………22 3-2-3 環氧A/B膠的應用……………………….……………………..23 3-3 矽膠之應用……………………………………………………………....24 3-3-1 有機矽化學式及型態………………………………………….....24 3-3-2 有機矽熟化化學……………………………………………….....25 3-3-3 有機矽之熱穩定性………………………………………….....…26 3-3-4 有機矽之光學特性…………………………………………….....26 3-3-5 結論…………………………………………………………….....27 3-4 螢光粉之應用………………………………………………………....27 3-4-1 螢光發光原理………………………………………………….…27 3-4-2螢光體發光性質之影響…………………………………………...28 3-4-3 YAG螢光粉體之晶體結構…………………………………….….28 3-5共晶固晶製程……………………………………………………….…29 3-5-1 二元共晶原理…………………………………………………...29 3-5-2 共晶固晶製程探討……………………………………………...29 3-5-3 共晶固晶製程之應用…………………………………………...30 3-6 總結……………………………………………………………..…30 第四章 實驗數據分析與討論 4-1 前言……………………………………………………………………45 4-2 底膠材質表現對封裝壽命之影響……………………………………45 4-2-1不同條件之壽命測試實驗比對…………………………………..45 4-2-2數據分析及討論…………………………………………………..47 4-2-3 底膠變色對光輸出影響實驗…………………………………….50 4-3 環氧樹脂表現對封裝壽命之影響……………………………………52 4-3-1不同條件之壽命測試實驗比對…………………………………..52 4-3-2數據分析及討論…………………………………………………..55 4-4 矽膠應用於封裝之效果研究................................................................56 4-4-1不同條件之壽命測試實驗比對…………………………………..56 4-4-2數據分析及討論…………………………………………………..59 4-5 固晶方式對封裝壽命表現之影響……………………………………59 4-5-1不同條件之壽命測試實驗比對…………………………………..59 4-5-2數據分析及討論…………………………………………………..60 4-6 各種材質之耐熱特性比較……………………………………………62 4-6-1 絕緣膠之加熱實驗……………………………………………….62 4-6-2 銀膠之加熱實驗………………………………………………….63 4-6-3 環氧樹脂之加熱實驗…………………………………………….64 4-6-4 矽膠之加熱實驗………………………………………………….64 4-6-5 實驗結論………………………………………………………….65 4-7 添加矽膠對封裝後光輸出之影響…………………...……………….65 第五章 結論………………………………………………………………….67 參考文獻…………………………………………………………………...…69 圖目錄 圖 1-1 發光二極體之發光效率演進史……………………………………....5 圖 1-2 雙異質結構之藍光發光二極體………………………………………6 圖 2-1 矽與砷化鎵二極體的正向電流-電壓特性比較……………….……14 圖 2-2 n型半導體和具有較大工作函數的一金屬相接觸, 形成蕭特基位障圖….……………………………………………...15 圖 2-3 歐姆性金屬 半導體能帶圖…………………………………………16 圖 2-4 光射出路徑圖………………………………………………………..17 圖 2-5 半圓型樹酯包裝之結構……………………………………………..18 圖 2-6 溫度和雜質濃度函數之和的費米能階,能階大小與溫度的 關係圖比較………………………………………………………….19 圖 3-1 Tj量測治具圖……………………………………………….……...31 圖 3-2 Tx量測位置圖…………………………………………….………..32 圖 3-3 電流對溫度之斜率圖………………………………………………..32 圖 3-4 晶粒固晶打線於TO-46圖…………………………………………..33 圖 3-5 有基矽結構示意圖…………………………………………………..33 圖 3-6 聚二甲基矽結構示意圖……………………………………...……...34 圖 3-7 聚二甲基二苯基矽結構示意圖………………………………...…...34 圖 3-8 氟化有基矽結構示意圖…………………………………………......34 圖 3-9 白金催化加成熟化系統反應示意圖……………………………......35 圖 3-10 螢光及磷光發光示意圖…………………………………………....36 圖 3-11 二元相圖………………………………………………………...….37 圖 3-12 共晶固晶法基本機械性質…………………………………...…….37 圖 3-13 共晶反應開始並伴隨著原子擴散………………………………....38 圖 3-14 共晶反應完成………………………………………………………38 圖 3-15共晶層厚度與施加力量圖………………………………………….39 圖 3-16 共晶層密合不全外觀………………………………………………40 圖 3-17 共晶層密合完全外觀………………………………………...…….40 圖 3-18 鍍銀銅基板之共晶應用……………………………………..….….41 圖 3-19 鍍金陶瓷基板之共晶應用……………………………………...….41 圖 3-20 Lamp與食人魚支架共晶應用……………………………………...42 圖 3-21 VCSEL, Laser Diode之共晶應用…………………………………..42 圖 4-1 反射層對光衰之影響-UV…………………………………………...46 圖 4-2 反射層對光衰之影響-BLUE………………………………………..47 圖 4-3 無鍍反射層樣品膠質變黑外觀-絕緣膠…………………………….48 圖 4-4 鍍反射層樣品膠質變色圖-絕緣膠………………………………….48 圖 4-5 無鍍反射層樣品膠質變色圖-銀膠………………………………….49 圖 4-6 鍍反射層樣品膠質變色圖-銀膠…………………………………….49 圖 4-7 正常未變色銀膠外觀………………………………………………..50 圖 4-8 變黑銀膠外觀………………………………………………………..50 圖 4-9 將新取晶粒至於變黑絕緣膠上測試光強度………………………..51 圖 4-10 將新取晶粒至於變黑銀膠上測試光強度…………………………51 圖 4-11 鍍反射層之同晶片不同波段晶粒光衰表現-UV………………….53 圖 4-12 鍍反射層之同晶片不同波段晶粒光衰表現-Blue………………...53 圖 4-13 波長對環氧樹脂光衰之影響數據-UV…………………………….54 圖 4-14 波長對環氧樹脂光衰之影響數據-BLUE.………………...………55 圖 4-15 環氧樹脂與晶粒接觸面有變色現象…………………………...….56 圖 4-16 添加矽膠與否之壽測走勢圖-UV………………………………….58 圖 4-17 添加矽膠與否之壽測走勢圖-BLUE………………………………58 圖 4-18 固晶方式對光衰之影響-BLUE……………………………………60 圖 4-19 各種固晶方式電流對電壓曲線圖…………………………………61 圖 4-20 各種固晶方式電流對表面溫度圖…………………………………61 圖 4-21 表面溫度量測位置…………………………………………………62 圖 4-22 持續加熱絕緣膠之外觀變化…………………………………...….63 圖 4-23 持續加熱銀膠之外觀變化 ………………………………………..63 圖 4-24 持續加熱環氧樹脂之外觀變化……………………………………64 圖 4-25 持續加熱矽膠之外觀變化…………………………………………65 表目錄 表 2-1 常見金屬之功函數及電子親和力…………………………………..13 表 3-1 應用於高亮度LED之封膠材料特性比較………………………….43 表 3-2 LED封膠材料光折射率與外部光萃取率之關係…………………43 表 3-3 共晶溫度與組成成分表……………………………...……………...43 表 3-4 共晶固晶法之優點及限制…………………………………………..44 表 4-1 有無反射層對光衰之數據-UV……………………………………...45 表 4-2 有無反射層對光衰之數據-BLUE…………………………………..46 表 4-3 底膠顏色對光強度表現量測數據…………………………………..52 表 4-4 鍍反射層之各波段壽測數據-UV…………………………………...52 表 4-5 有無反射層對光衰之數據-BLUE…………………………………..52 表 4-6 短波對環氧樹脂光衰之影響數據-UV………………………...……54 表 4-7 短波對環氧樹脂光衰之影響數據-BLUE……………………..……54 表 4-8 添加矽膠與否之壽測數據-UV……………………………………...57 表 4-9 添加矽膠與否之壽測數據-BLUE……………………………..…..57 表 4-10 不同固晶方式之壽測數據-BLUE…………………………………59 表 4-11 添加不同膠質之光衰比較(相對亮度)…………………………….66 表 4-12 添加不同膠質之光衰比較(Rad.Flux)……………………………..66zh_TW
dc.language.isoen_USzh_TW
dc.publisher精密工程學系所zh_TW
dc.relation.urihttp://www.airitilibrary.com/Publication/alDetailedMesh1?DocID=U0005-2607200622370500en_US
dc.subject藍光發光二極體zh_TW
dc.subjectInGaNen_US
dc.subject封裝技術zh_TW
dc.subjectLEDen_US
dc.title封裝技術對三、五族氮化物發光二極體壽命影響之研究zh_TW
dc.titleThe Influence of Ⅲ-Ⅴ Nitride Based Light-Emitting Diodes' Lifetime with Different Package Technologyen_US
dc.typeThesis and Dissertationzh_TW
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