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研究生:陳怡蓉
研究生(外文):CHEN, YI-JUNG
論文名稱:高功率LED固晶銀膠材料之研究
論文名稱(外文):Study of Silver Paste Material for High-Power LEDs
指導教授:張淑美張淑美引用關係
指導教授(外文):CHANG, SHU-MEI
口試委員:張淑美戴子安林群哲
口試委員(外文):CHANG, SHU-MEIDAI, CHI-ANLIN, CHUN-CHE
口試日期:2020-07-15
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:分子科學與工程系有機高分子碩士班
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2020
畢業學年度:108
語文別:中文
論文頁數:51
中文關鍵詞:發光二極體導電銀膠
外文關鍵詞:light-emitting diodeconductive silver paste
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高功率(1~3W) LED元件常發生固晶銀膠與基材(導線架)剝離或阻抗上升造成的電性異常,例如:電壓不穩影響接收到的電流下降造成光強下降、短路、開路、死燈等不良現象。以LED封裝體來看,推測最直接的原因與固晶材料與基材的匹配性有關,而本篇論文主要深入探討的就是高功率LED產品的固晶銀膠材料,銀膠主要是由樹脂與銀粉填充的複合型材料,銀粉占比大都超過六成,而銀粉顆粒大小搭配不同交聯密度的樹脂與反應性不同的硬化劑會影響銀膠的黏度,熱膨脹係數,觸變指數與LED固晶後的銀粉分布等性能。藉由試驗不同銀膠樹脂組成與銀粉顆粒大小,經過LED封裝製程,信賴性試驗驗證與模組測試後分析得到銀膠最佳化組成,結果得到銀粉分布均勻性與連續性會影響銀膠的導電性能,添加較小尺寸的銀粉可減少只有樹脂的絕緣區域產生,增加電流傳導路徑;同時在LED操作大電流時結構容易產生高溫的熱膨脹形變,可以搭配交聯密度較高的銀膠樹脂,因為此結構冷卻收縮與受熱膨脹率較小,可以增加銀粉間更多緊密的接觸,使高功率LED產品即使操作較高的電流 (300 mA~1000 mA),仍可保持光電特性穩定正常、減少產品因為銀膠剝離,電性異常產生的品質問題。
In the thesis, we mainly focused on the effects of die bonding silver die attach in high-power LED products. The epoxy resin and silver powder are main component of silver paste. In customer operation, high-power LED often happens to peel between silver die attach and PCB (lead frame) and cause resistivity arise, VF go up (short-open issue). Here, the silver die attach in high-power LED was studied. Silver powder and resin are major materials of silver die attach which silver powder accounts for 60%. The size of silver powder and cross-linking density resin affected die attach viscosity, coefficient of thermal expansion (CTE),thixotrophy index and its own distribution. We manipulated resin composition and silver power particle size in the LED packaging process. By testing reliability and product module, to come up with the optimized silver paste composition. Silver powder distribution and uniformity will affect the conductive performance.So as to small size silver powder can reduce the insulation area which only epoxy resin existed.Increase current conduction path and ease voltage instability. LED under high current operation will heat up and cause thermal expansion,If add cross-linking density resin expand with heat and contract with cold get smaller and silver powder Close contact.By doing so, the high-power LED products can still maintain its photoelectric characteristics and reduce the occurrence of silver peeling and abnormal quality issues under high current operation.
目錄

摘要 i
ABSTRACT ii
致謝 iv
目錄 v
表目錄 vii
圖目錄 viii
第1章 緒論 1
1.1前言 1
1.2 研究動機 2
第2章 基礎理論 4
2.1 發光二極體簡介 4
2.2 發光二極體優點與原理 4
2.3發光二極體種類 6
2.3.1依波長區分 6
2.3.2依功率區分 7
2.4 發光二極體封裝形式與應用 7
2.4.1 LED常見的封裝形式 7
2.4.2 LED產品應用 8
2.5發光二極體封裝流程 9
2.6發光二極體固晶材料 9
2.7導電銀膠 10
2.7.1 銀膠樹脂 11
2.7.2銀粉 11
第3章 研究方法 13
3.1 實驗材料 13
3.2 儀器設備與原理 14
3.2.1 銀膠測試設備 14
3.2.2 LED封裝測試設備 17
3.3 實驗步驟流程與方法 28
3.3.1銀膠基本性質測試 28
3.3.2 LED封裝製程 29
3.3.3 LED測試 31
第四章 結果與討論 35
4.1銀膠基本性能測試結果 35
4.1.1銀膠黏度測試 35
4.1.2銀膠體積阻抗測試 36
4.1.3 銀膠收縮率測試 36
4.2 LED性能測試 38
4.2.1 LED推力測試 38
4.2.2 LED光電特性測試 40
第五章 結論 49
參考文獻 51
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