具一阶散热埋入式高散热发光二极体封装技术.PDF

技術瞭望OPTOLINK SELECTED ARTICLE 具一階散熱埋入式 高散熱發光二極體封裝技術 文／蔣承忠（國立中興大學材料科學與工程學系研究生）、洪瑞華（國立中興大學精密工程研究所所長） 　　武東星（國立中興大學材料科學與工程學系）、蕭翔允（國立中興大學材料科學與工程學系研究生） 　　林恒毅（良峰塑膠機械股份有限公司研發部經理）、許蒼林（良峰塑膠機械股份有限公司總經理） 本研究利用LEDs(Light Emitting Diodes, LEDs) 自我對準關鍵製程 ，研製具一階散熱與反射光杯之高功率 LEDs 。研究重點為將LEDs 晶粒與高反射率鏡杯、高散熱大面積金屬直接結合 ，另外也將LEDs 晶粒陣列 黏貼在玻璃及可撓性銦錫氧化物透明導電塑膠基板上 ，利用自我對準技術分別開發出節能且高壽命的固態光 源及軟性光板。製程建立在微機電技術與現今半導體製程 ，且為達降低微影的成本 ，製程中不使用光罩。我 們利用不同的材料特性來產生LEDs 晶粒所需的反射鏡杯結構 ，如此便可簡化LEDs 封裝製程中為增加出光 所需搭配的反射鏡杯 ，同時藉由此反射鏡杯所具備的高散熱材質能將LEDs 操作時的熱生成 ，快速產生橫向 的傳導而達到散熱的目的 ，進而開發一輕、薄、散熱佳、具高反射鏡 、容易大面積化、製造成本低廉的薄型 化顯示器適用之新型態固態光源 ，此結合反射光杯及散熱效果的製程方式之優異已超越全球數個研究團隊及 公司。在光特性之量測上 ，本團隊測試不同電流對單顆此新型固態光源的影響 ，結果發現在350 mA 時發光 功率(Output Power) 約比傳統LEDs 提升35％，而光電轉換效率約提升57％(Power Efficiency) ，其單顆一 體成型之LEDs 總熱阻抗 為1.14˚C/W 。此新型固態光源跟一般封裝後的LEDs 不同的是 製程直接使用 LEDs 晶粒 ，兼具低成本、環保且更長的使用壽命。 NeoBulbTM Light Engine 隨著發光效率的逐年提高 ，以及白光LEDs 的技 術發展 ，其應用領域也逐漸由指示用途擴展到 顯示與照明裝置 。根據推估 ，2008 年~2010 年LEDs 照明設備就會追上或超過螢光燈的使用 ，從2010 年開始LEDs 照 Heat is efficiently pumping away from 明將進入住宅主照明市場的競爭期 ，日本松下電工於2006 年3 月份發表其 LEDs junctions to the ambient. 成功研發的超薄型LEDs 照明設備 。另一方面 ，液晶顯示器中背光源模組扮 圖1　大體積 、高熱流之散熱引擎 資料來源 ：NeoPac Opto 演著提供畫面亮光的重要角色 ，LEDs 在未來將有很大的應用 ，因為傳統背光模 組中以冷陰極燈管 (CCFL) 為主要的光源 ，搭配導光板與光學膜片的使用達到提供高 亮度 、高均勻性的面光源之使用目的 ，然而隨著環保意識抬頭 ，含有汞元素的CCFL 燈管對環境可能造成的污染問題已日漸備受重視 ，歐盟已訂出於2006 年起開始管制 CCFL 中使用的汞含量 ，長期應用而言 ，LEDs 是最被看好的下一世代發光源 。 發光二極體既然被人強調為 「綠色照明」，言下之意 「環保」是其很大的訴 求點 ，所以不僅要無鉛 （Pb Free ）封裝 ，還要合乎今日歐洲RoHS （Restriction of 光連雙月刊 年 月 ． 60 2008 3 No.74