文档介绍：天津大学
硕士学位论文
大功率LED散热研究及散热器设计
姓名:张雪粉
申请学位级别:硕士
专业:化工过程机械
指导教师:陈旭
20070501
摘要关键词:发光二极管散热器缋大功率白光且恢中滦桶氲继骞烫骞庠矗哂邪踩ǹ煽啃郧俊⒑牡缌少、发光效率高、适用性强、稳定性好、响应时间短、颜色可变化、有利于环保等优点。其性能正不断完善,已经进入实用阶段。但是,随着β实脑龃螅酒⒎⒌娜攘吭嚼丛蕉啵琇的散热问题越来越突出。本文的目的是研究大功率白光纳⑷任侍猓⑽F鋣二:⑷绕鳌=饩鲂酒β什欢显龃蟠来的散热问题。本文为大功率白光酒靶酒樯杓屏硕嘀中褪降纳⑷绕鳎肅软件模拟计算了芯片及散热器的温度场分布,并通过试验对数值模拟的结果进行验证。分析了散热器结构、粘接材料、散热器材料、环境温度等因素对芯片结温及热阻的影响。结果表明,为单芯片杓频募钢稚⑷绕鳎⑷绕姆较虼怪庇诨灞散热片的方向平行于基板具有更好的散热效果,增加散热片数量,增大了散热面积,有利于降低芯片结温。为芯片杓频腜盗猩⑷绕鳎钍室说娜沉厚度和最适宜的肋片厚度分别为.,系列散热器最适宜的内圆柱直径为琘盗猩⑷绕髯钍室说哪谠仓本逗妥钍室说睦咂示喾直鹞和甋。增加各种散热器的肋片数,增大系列和系列散热器的高度,增大系列散热器的外圆柱直径,增大系列散热器的肋片直径,都增大了散热器的面积,芯片结温和热阻显著降低。结果表明,使用相同的散热器,粘接材料的导热率越大,厚度越薄,芯片结温越低,热阻越小。粘接材料的导热率大于/·℃保龃笃涞既嚷识孕片结温和热阻影响不大。散热器材料导热率较小时,芯片结温及热阻随散热器材料导热率的增大而急剧减小,导热率增大到/·℃保嫔⑷绕鞑牧系热率的增大,芯片结温及热阻减小的幅度减缓。芯片结温随环境温度的升高线性升高,热阻不受环境温度的影响。易匀豢蒲Щ鹱手钅徒逃坑判闱嗄杲淌萄Э蒲薪崩苹手
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导师繇下签字日期:多—∥学位论文作者签名:瓠学位论文作者签名:猡絮枋签字冢喝羞竽瓿г鲁≥办年乡月∥日独创性声明学位论文版权使用授权书或撰写过的研究成果,也不包含为获得苤鲞盘堂或其他教育机构的学位或证目本学位论文作者完全了解苤垄盘堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权墨盗叁鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄋ得本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签字日期:索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。
第一章绪论散热对大功率闹匾P脑砑捌浞⒄⑷胧降缰路⒐原理制作的,其核心部分是由桶氲继搴蚽型半导体组成的晶片。在桶氲继和型半导体之间有一个过渡层,称为帷T谀承┌氲继宀牧系腜—结中,注入的少数载流子缱雍涂昭与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来,从而把电能直接转换为光能。峒臃聪虻缪梗偈亓髯幽岩宰入,故不发光。腔衔锇氲继宀牧献槌桑从芍芷诒碇械蘑笞搴蚔族元素莆"螅甐族材料槌桑绲ド獿常用的砷化镓和磷化镓牧稀O衷谟于制造白光牟牧现饕J堑;。对于∧げ牧匣姑挥刑宓ゾ梢越型释庋樱且揽坑谢鹗羝喑恋矸在相关的异型支撑衬底上生成。在衬底上依次镀上..、.等,再经过划片、封装等一系列工艺过程才能够完成。蓝宝石是目前鵏的主要衬底材料,工艺发展成熟,在目前情况下,还没有其他衬底材料可以代替它【縪晔状纬晒7⒊隼矗群笱兄瞥晒α撕臁⒊取⒙獭⒗都昂焱夂紫外的发光二极管,其中可见光发光二极管最初用作显示光源,如汽车刹车灯、道路标识灯、交通信号灯和大面积彩色显示。随着籌旃ひ盏牟欢辖胶托型材料;锞搴陀ü夥的开发及应用,使得有藕畔允局鸩阶呦蛘彰光源,从单色髦稚ú发展到白色,发白色光的氲继骞烫骞庠葱阅苷断完善,并已进入实用阶段。话憧炕费跏髦庾埃费跏髦牡既饶芰Ψ浅2睿攘恐荒芸啃酒面的引脚散出。传统的管芯功率小,需要散热也小,因而散热问题并不严重。对于大功率器件来说,其输入功率≥,而芯片尺寸则为羖,芯片的功率密度很大。基于目前的半导体制造技术,大功率荒芙
%俨结温与热阻常用加快攘可⒎⒌%的输入功率转化为光能,而其余%转化成了热能。如果简单地把封装尺寸也按比例放大,芯片的热量将不能散出去,会加速芯片和荧光粉的老化,还可能导致倒装焊的焊锡融化,使芯片失效,当温度上升时,ǘ纫不岜洳睿起一系列的恶果【】。为了保证器件的寿命,一般要求结温在。韵隆散热对庖逯卮蟆如何改进封装结构以适应芯片功率不断增大带来的散热问题,就