Development and Study of High-Reliability, High-Efficiency and High-Power LEDPackages

發光二極體(Light Emitting Diode，LED)是一種將電能轉換成光能之二極體半導體。由於高功率LED已被發現可應用於照明光源、交通信號、手機與電腦螢幕之背光源、以及汽車照明燈等等，故該二極體未來在照明市場上將受到極大的歡迎。但是，若欲高功率LED達到廣泛應用之地步，有三項亟待解決的技術問題；第一問題是怎樣解決散熱問題，使得晶片中心保持低溫，以增加其使用壽命，第二個問題是在製程上或是使用環境中怎樣降低熱應力，以確保構裝體材料結構的完整性與可靠性，第三個問題則是如何提高發光效率，包括內部與外部發光效能。本計畫目的第一年針對高功率LED構裝體作可靠度分析，並利用材料壓縮實驗結合理論分析與有限元素法，研究LED的晶片強度。另一方面，使用溫度實驗量測及熱傳有限元素法，研究高功率LED構裝體在暫態與穩態下之散熱效能，且進一步評估熱場所造成的構裝體熱應變及熱應力，以確保LED構裝體在製程中、可靠度測試中及使用環境中的可靠性。第二年主要是利用熱傳導係數與熱膨脹係數量測實驗，且配合有限元素模擬作參數分析，開發具有高熱傳導係數與低熱膨脹係數之散熱基板，並找出最適當的熱傳界面材料，使得構裝體之溫度能有效率導到散熱板。之後，在構裝體之適當模封材料及黏晶膠的選用，使用熱機械分析與動態機械分析儀，分別求得兩者隨溫度變化的熱膨脹係數與楊氏係數，用以掌握實際的材料性質，以提升未來高功率LED構裝體之設計。接者，利用光學模擬軟體建構LED疊晶構裝體，並模擬藍、紅、綠三種LED在不同疊晶方式的光束走向，找到最佳演色性且高亮度的白光，並配合光照度實驗加以驗證，以發展最佳LED疊晶型式之構裝體。最後，將實驗與模擬分析製作出來的LED構裝體，分別作可靠度測試、熱場測試及光照度測試，檢視此新式LED構裝體是否達到高效率、高可靠度與高功率，期能提升高功率LED產品的競爭力。

Project ID:PB9609-5426
External Project ID:NSC96-2628-E182-005-MY2