鍾德元

本論文建立一套暫態熱阻量測系統(thermal transient measurement)來探討發光二極體一階封裝的熱傳行為。暫態熱阻量測系統包含自動化量測系統與量測結果之數值分析處理，皆以JESD51-1與JESD51-14為量測與分析的基準。藉由量測發光二極體的降溫暫態響應，可得結構方程式，由此間接得知熱流在發光二極體封裝體內的行為，包含熱流之等效等溫面面積與其在熱傳路徑上的分佈與位置，由等溫面之間的關係定義熱阻值，進而得知各材料層的熱阻。本研究藉由發展出的暫態熱阻量測系統分析高亮度GaN-based 發光二極體封裝於不同尺寸的銅散熱基板之熱阻，銅基板包含直徑與厚度的變化，藉由結構方程式的結果，將銅基板到heat sink的熱阻分成兩部分，第一部分為熱流在基板內從晶片下方放射狀傳遞的區域，為基板的主要熱阻RsubP；第二部分為接續第一部分末的等溫面到heat sink與環境界面的等溫面間的熱阻，為基板後端經散熱膏層到heat sink之總合熱阻RαGS。相同厚度的基板，直徑的變化對RsubP沒有顯著影響；因散熱膏在小直徑基板與heat sink 間具有較好的接觸，因此散熱膏層的熱阻較小，但大直徑基板具有較好的熱擴散效應，此兩種效應交互影響RαGS。同直徑的基板，RsubP與基板厚度成正比關係，等溫面面積亦快速擴散，因此RαGS隨基板厚度增加快速遞減，使得整體熱阻RSGS (RsubP + RαGS)有效下降；當基板厚度過大時，RαGS遞減趨勢大幅減緩，熱流在基板內的擴散效應達到飽和，過厚的基板增加一維熱阻，反造成RSGS增加。