两种热电分离式MCPCB导热性能的对比研究

利用SMT工艺将两种功率不同的LED分别与设计完全相同的热电分离式铜基板及铝基板组装成模组,然后借助结温测试系统及积分球系统对两种金属基板的散热性能进行了对比研究。结果表明,热电分离式铜基板较之热电分离式铝基板仅具备微弱的散热优势,这种优势随着LED的功率增加有所扩大。当LED功率为9 W时,铜基板及铝基板所对应的LED模组热阻分别是3.16℃/W、3.26℃/W;当LED功率为15 W时,铜基板及铝基板所对应的LED模组热阻分别是2.33℃/W、2.46℃/W。     

大功率LED散热用微通道铝基板的有限元仿真

对带微通道的铝基板上封装的不同功率LED,用Comsol Multiphysics软件对其温度场进行了有限元模拟,重点研究了微通道的孔大小、孔间距、绝缘层的厚度和热导率对基板散热性能的影响,结果表明:铝基板厚度为1.5mm左右,微通道方形孔,孔长0.8mm,孔间距0.8mm,绝缘层厚度50μm,热导率1.5 W/(m·K),为最佳散热性能铝基板.微通道铝基板封装3W灯珠与普通铝基板和氮化铝基板相比,热阻分别下降了5.44和3.21℃/W,表明微通道铝基板能更好地满足大功率LED散热的需求.     

氮化铝-铝复合封装基板的制备

采用磁控溅射法在阳极氧化预处理过的铝板上沉积氮化铝薄膜,制备氮化铝-铝复合基板。制备的氮化铝为非晶态,抗电强度超过700 V/μm,阳极氧化铝抗电强度达75 V/μm。当阳极氧化铝膜厚约10μm、氮化铝膜约1μm时,制备的复合封装基板击穿电压超过1350 V,绝缘电阻率1.7×106 MΩ·cm,氮化铝与铝板的结合强度超过8 MPa;阳极氧化铝膜作为缓冲层有效缓解了氮化铝与铝热膨胀系数失配的问题,在260℃热冲击下,铝板未发生形变,氮化铝膜未破裂,电学性能无明显变化。氮化铝与阳极氧化膜的可见光高透性保持了镜面抛光金属铝的高反射率,当该复合基板应用于LED芯片COB封装时,有助于提高封装光效。     

基于COB技术的LED散热性能分析

当前,散热问题已成为影响LED寿命、光效、光衰和色温等技术参数的重要因素。文章在综合分析散热技术和LED封装对散热性能影响的基础上,利用COB(板上芯片)封装技术,将LED芯片直接封装在铝基板上,研制成了一种基于COB封装技术的LED。与SMD封装LED进行比较,分析了其散热性能。分析结果表明:基于COB封装技术的LED减少了LED器件的结构热阻和接触热阻,使其具有良好的散热性能。     

带有TSV的硅基大功率LED封装技术研究

介绍了一种带有凹槽和硅通孔(through silicon via,TSV)的硅基制备以及晶圆级白光LED的封装方法。针对硅基大功率LED的封装结构建立了热传导模型,并通过有限元软件模拟分析了这种封装形式的散热效果。模拟结果显示,硅基封装满足LED芯片p-n结的温度要求。实验结合半导体制造工艺,在硅基板上完成了凹槽和通孔的制造,实现了LED芯片的有效封装。热阻测试仪测得硅基的热阻为1.068K/W。实验结果证明,这种方法有效实现了低热阻、低成本、高密度的LED芯片封装,是大功率LED封装发展的重要方向。     

两种热电分离式基板导热性能的对比研究

基于热电分离式设计理念，开发出FR4/Cu与FR4/AlN两种高导热散热基板，并利用SMT工艺将13Ｗ的Osram S2W型LED灯珠分别与上述两种散热基板焊接后组装成LED模组，利用半导体制冷温控台恒定散热基板底部温度后，使用结温测试仪对LED的结温进行了测试，同时借助直流电源和积分球分别对LED的总功率和光功率进行了测量后得到了模组的热功率值。最后根据LED结温测试结果与热功率值计算得出了模组的热阻值，并在此基础上对两种基板的散热性能进行了对比研究。结果表明，FR4/AlN基板的散热性能较之FR4/Cu基板稍逊，当使用FR4/Cu基板散热时，LED的结温和热阻分别是49.72 ℃ 、2.21℃ /Ｗ，当使用FR4/AlN基板散热时LED的结温和热阻分别是51.32 ℃、2.32℃/Ｗ。     

功率LED结温和热阻在不同电流下性质研究

通过对不同驱动电流下各种颜色LED结温和热阻测量,发现各种颜色LED的热阻值均随驱动电流的增加而变大,其中基于InGaN材料的蓝光和白光LED工作在小于额定电流下时,热阻上升迅速;驱动电流大于额定电流时,热阻上升速率变缓。其他颜色LED热阻随驱动电流变化速率基本不变。结温也随驱动电流的增加而变大。相同驱动电流下,基于AlGaInP材料的1W红色、橙色LED的结温要低于基于InGaN材料的蓝色、绿色、白色LED的结温。分别用正向电压法和红外热像仪法测量了实验室自制的1 mm×1 mm蓝光芯片结温,比较了两种方法的优缺点。结果表明,电学法测量简单快捷,测量结果可以满足要求。     

全铜通孔柔性LED封装热学性能仿真分析

柔性基板封装(COF)是一种新型LED封装形式。本研究在柔性基板中的高分子绝缘层(PI)中添加全铜通孔,通过有限元仿真分析全铜通孔对LED封装热学性能的影响。研究结果表明：在柔性LED封装中,PI层热阻最大,是导致芯片结温高的主要因素。PI层中全铜通孔的添加使PI层热阻大幅降低,显著提升LED封装的垂直散热能力。基于仿真计算结果,建立了PI层中添加全铜通孔数量与LED封装热阻间的对应关系。针对本研究中的封装结构,采用8*8 的全铜通孔阵列对LED封装的热学性能提升效果显著。     

COB塑料基板和玻璃封装的LED灯具双通道散热分析

提出了一种新的LED灯具封装方式,使用高导热玻璃壳和惰性气体替代传统的环氧树脂进行封装,使用塑料散热器代替传统铝基板,以达到双通道散热的效果。采用ANSYS有限元热分析软件,优化惰性气体层厚度,并通过改变LED个数和单灯功率与传统的陶瓷基板COB封装方式进行热仿真对比分析。研究表明,惰性气体层厚度为1.5 mm时散热效果较好,双通道散热灯具的热阻远小于单通道散热灯具热阻。由于玻璃与传统的环氧树脂相比,透光性高、不易老化、抗紫外线效果好,在大功率、密集型封装和紫外LED灯具大发展的市场环境下,这种新的封装方式应用前景广阔。     

安防用红外LED的性能和可靠性

安防用红外发光二极管(LED)要求具有更高的辐射功率和更低的功率退化。通过比较不同红外LED芯片材料的性能,设计选用850 nm GaAlAs芯片,以满足安防用红外LED的性能要求。封装材料的应力和热阻是影响红外LED功率退化的两个因素。试验证明通过采用硅胶包封芯片,降低了环氧树脂封装所带来的应力,可使Lamp型红外LED功率退化由18%降为6%。通过计算得出铁支架Lamp型、铜支架Lamp型和大功率三种红外LED的热阻分别为483.8,173.1和6.7℃/W,经通电1 000 h试验后功率退化分别为18%,10%和0,证明采用高导热材料,能够提高器件的散热能力,降低芯片结温,有效减少辐射功率退化现象。     

智能移动终端产品热设计研究

为了解决智能移动终端局部过热的问题,从平面热布局面积入手,采用热传导技术,抓住多模智能移动终端热源器件布局的关键,给出一个考虑散热的布局最小面积;根据热流密度来计算结构的整机高度。通过热仿真来进行布局和结构设计的模拟,给出结构设计的参考意见,最后通过测试去验证和完善热设计。经过实际产品的发热红外图谱分布试验,获得智能移动产品实际的温度分布平面图,得到了与仿真一致的结论。     

LD侧面泵浦Nd:YAG激光器的热效应研究

对激光二极管侧面泵浦Nd:YAG激光器的热效应进行了分析。由热传导方程得出YAG晶体内的温度分布，分析了激光介质中的热效应力热应力双折射，并得到YAG的热焦距及激光束腰和远场发散角随泵浦功率的变化图形。     

基于ANSYS的射频功率放大器热特性研究

论文首先仿真设计了一款射频功率放大器,接着构建了该射频功率放大器热特性分析模型,并采用有限元方法分析了该射频功率放大器热特性,然后研究了增加过孔以及不同覆铜层厚度、环境温度、耗散功率四种情况对射频功率放大器的温度、热应力和热形变的影响,最后基于上述分析结论加工制作并测试了该款射频功率放大器.在3.3GHz~3.6GHz范围内其输出功率不低于39.2dBm,增益不低于12dB,功率附加效率为62.6%~69%;在环境温度为21℃下,运用红外温度扫描仪进行测试,该款射频功率放大器最高温度达到90.0℃,测试结果与仿真分析结果相近.论文的研究为未来射频功率放大器的设计及制作提供了重要指导.     

基于TASPCB的PCB热分析、热设计技术探讨

简要地介绍了电子产品热分析、热设计的重要性及其方法的发展。重点介绍基于TASPCB环境下的电子元器件热模型的建立方法和电子元器件热功耗评估技术,并给出典型PCB热设计的实例,提出电子产品PCB设计的热设计优化措施。     

多层印制电路板热设计方法研究

电子器件高度集成化导致电路板级散热问题愈发严重,按以往粗放型设计方式无法满足需求。对多层印制电路板(PCB)进行热设计方法的研究,能准确剖析PCB热源演化机制,有助于快速控制其板级温度,提高电路板运行安全性能。通过对某产品波控单机的CPU功能电路板插件进行热设计及仿真分析,结果表明所提方法能够有效降低印制电路板级温度,具有较好的实用性。     

Study on the thermal properties of doped PMMA systems

The thermal optical coefficient (TOC) and volume thermal expansion coefficient (TEC or β) of poly(methyl methacrylate) (PMMA) polymers doped with azobenzene dyes were investigated. A novel approach for determining the TEC has been suggested and a non‐linear variation in the TOC with increasing wt% of the dopant has been observed and tentatively explained. In addition, the refractive index (RI) contrast necessary for forming a waveguide was demonstrated to be easily achievable by adding a higher‐refractive‐index material to the blank polymer. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd.     

关于半导体器件热特性表征和控制技术的研究

根据对器件散热特性的分析,提出用特定脉宽的瞬态热阻抗表征器件的稳态散热特性.测量了特定器件热阻与温度的依赖关系,建议在实际工作中注意器件热阻并不为常数的客观事实.提出应力试验前后测量器件热阻可有效控制器件的某些制造缺陷.     

螺纹型激光晶体热透镜效应研究

分析了激光晶体热效应的影响因素,利用热传导方程推导出激光晶体由于内部温度分布不均匀造成的端面热形变与晶体表面积的关系.针对普通圆棒晶体和螺纹棒晶体,分别计算了它们的热形变和热焦距,结果表明螺纹棒晶体可有效地改善激光晶体的热效应.     

热探测器温度对非制冷红外热像仪测温的影响

根据红外辐射理论和热像仪测温原理，给出了热探测器非制冷红外热像仪的温度计算公式；针对热探测器热像仪，分析了探头温度对热像仪测量结果的影响。     

稳态热阻对大功率晶体管寿命试验的影响

在进行相关分立器件分析时发现，稳态热阻对功率器件寿命试验结果影响较大。通过相关案例分析，提出稳态热阻的变化量应作为功率器件寿命试验合格判据之一的建议。