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1、c?一{t，nUj’}rmm2tb#H"：第f圳令ⅢlED』“業(yè)t』拙術(shù)卅lI侖大功率LED熱阻問題的探討蘇志剛林錦波深圳市智威堡科技有限公司廣東深圳518035摘要：熱m是功率型LED應(yīng)目十的一十重要粵數(shù)拳z目連7熱m的毫z．剮量i式q暖進(jìn)行7一}列熱m對LED產(chǎn)；相*的實(shí)驗(yàn)，自LED產(chǎn)品的封裝和散熱設(shè)計(jì)噩其T靠性提供T依據(jù)關(guān)犍宇太∞阜，LED．熱m1引言IJ前，比較成熟的商儡，化功率型發(fā)光一極骨(LED)輸入功率一般為1w，芯片面彤1lmm×1mm，其熱流密度達(dá)到r100w／cm。隨皤芯¨技術(shù)的H益成熟．竹個(gè)LED芯片的輸入功牢逐漸提高．防JfIED熱最累jI
2、
3、}{越米越暈要。轉(zhuǎn)芯"產(chǎn)生的大椰分熱量散得?。r(shí)，隨z1『_J來的熱效應(yīng)將會變得非常IW絲：結(jié)湍的丁¨商使IED』“品的出光率叫硅r降；峰值波托艇+}滯移：特別足對基r菔光__ED激發(fā)菏也熒光粉的FI光囤1仿m口镕目的★日$LED}意目LED，”鼬更為嚴(yán)蘑：奠色鷹和包溫會靛q：棚施的變化：熒光粉的轉(zhuǎn)換做畢也會隨卉器艘川高卅降低；嚴(yán)重影響劍【FD產(chǎn)品的使¨]壽命和ar靠性2。有資料表馴，LED產(chǎn)協(xié)的丁作溫度每川高l0℃，其失效率增加1倍1，削此在封裝過程-”．LED，拳JI、同品材料，金線、熒光粉、矬封膠水、透鏡以及甚片熱沉(俗稱制枉)等再個(gè)環(huán)節(jié)，其散熱00題部必
4、須重視越來。本文t監(jiān)針對H前吲內(nèi)人恥的仿il：cW結(jié)構(gòu)f見H1)的人功率LED產(chǎn)^^進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，州在兒種不M抖』『_『¨料F的熱阻進(jìn)行洲鍍、對比并分析H熱傳導(dǎo)斂求，詳細(xì)介刑丁熱阻的定義，測量盯式以及熱m塒LED產(chǎn)品的影響，希單使I狴垃訓(xùn)人員塒r熱叭的州念咀殷量測方式有更深J二r解，札蚰jIFD產(chǎn)。-鋪的散熱設(shè)計(jì)。2熱阻的定義熱m般定義為沿器什熱流通逆p的溫蓐≮通道【．熱耗{1，[功率之比。對J。IED產(chǎn)一‰通常取芯¨r、結(jié)’0熱流通道l』!!=個(gè)參考點(diǎn)之川的湖度芷，亡表小電流流過p、結(jié)產(chǎn)乍的熱毋化送剖大功率LED熱阻P7,g的探討殼體(或環(huán)境)時(shí)所遇到的阻力，即Rt
5、hJx2(Tj-Tx)／PH其中，TJ為PN結(jié)結(jié)溫，T。為熱流通道上某個(gè)參考點(diǎn)溫度，P。為熱耗散功率，單位為℃／W或K／W。TJ3熱阻的測量方法熱阻測試的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)IEC747—7以及JEDEC一51?中，都將電學(xué)法作為測量半導(dǎo)體器件熱阻的標(biāo)準(zhǔn)方法，目前市面上的LED產(chǎn)品熱阻測試儀也大多采用電學(xué)法來測量。電學(xué)法測量結(jié)溫、熱阻的原理根據(jù)是半導(dǎo)體材料的電導(dǎo)率具有熱敏性，改變溫度可以顯著改變半導(dǎo)體中的載流子的數(shù)量；禁帶寬度通常隨溫度的升高而降低，且在室溫以上隨溫度的變化具有良好的線性關(guān)系，所以在輸入電流恒定情況下，絕大多數(shù)半導(dǎo)體器件的正向電壓與其結(jié)溫具有良好的線性關(guān)系[引
6、。根據(jù)熱阻的定義，首先測量溫度一電壓系數(shù)K，然后測量大功率LED產(chǎn)品保持大電流下通電的工作狀態(tài)，達(dá)到熱平衡時(shí)的參考點(diǎn)溫度T．(環(huán)境)TJO-一r弧八卜—吾—弋風(fēng)n卜二孓一脅八咖T^(環(huán)境)溫度參考點(diǎn)一般選產(chǎn)品外殼、鋁基板和外部環(huán)境，分別稱為結(jié)一殼的熱阻(R，．，)、結(jié)一板的熱阻(R．一。)和結(jié)一環(huán)境的熱阻(R?)，前二者反映產(chǎn)品內(nèi)部的散熱能力，后者反映產(chǎn)品外部環(huán)境的情況。圖2為大功率LED的主要散熱路徑圖。RthJ^=RJc+Rce+RB‘圖2．散熱路徑圖表1．在無其他散熱設(shè)備的情況下測試，不同固晶材料與共晶工藝的熱阻對比銀漿1銀漿2共晶N0．NO．Rth(℃／W
7、)Rth(13／W)Rth(℃，W、189．5175．6152．1286．3276．9250．8表2．在增加鋁基板的情況下測試，不同固晶材料與共晶工藝的熱阻對比銀黝鑷漿2共晶N0．No．NO．Rth{℃／W、Rth(oc／w)Rth(℃／W)132．8127．1120．1230．4+227．6219．5-139-鍆I-t“傘Jq¨3)J。、№‘-托術(shù)肼刊全表3在增加#基板Ⅻ*熱片的情mTd試，{同目a#¨；#￡I#日勺*m對比“及向小電流轉(zhuǎn)換的瞬L'll】tl向1UJ}、的孌化垃許，進(jìn)『m可以抉褂糾一溫稈】熱阻的數(shù)fj，}。木文采川l“，】lU胍衽、測：
8、}系統(tǒng)寅
9、刖丁對人功率IHI)結(jié)湖嗣j熱F【I的刪l{，刈改茸人，JJ率LH【)放熱特性及進(jìn)禮壽命許價(jià)等郁』}仃m人的參與價(jià)值；川時(shí)利用媛系統(tǒng)腫小-4站潞F人助；牡LFD發(fā)光特性迸打r刪輔+，對照分析，蚪村小州封犍L藝的人助率LE1)進(jìn)nr熱阻剝比：4大功率LED熱阻特性測試41不同固晶材料與共晶工藝的熱阻對比耐小l司?M材料‘j兒品I芝的熱?進(jìn)”刪恥‘j刈比。拄15為采川sl村底芯J}，^小f,iJ敞熱改備r，分川惶州熱呼術(shù)不問的銀漿同品自】秉塒金錫』‘品lZ川品，工寸裝』一一仙后的熱m刪啦結(jié)糶。尊中f1{漿1的熱導(dǎo)蘋為25w／m·K．錐漿2的熱?！俾蕿?5w／m·K，臺
10、錫合金的熱
