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《大功率LED多芯片基板上直接封装的热设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要LED照明由于具有效率高、能耗低、寿命长、环保等诸多潜在的优点而被视为第四代照明光源。随着对LED功率的不断提高，传统的LED封装结构和热界面材料不能很好地解决越来越严重的散热问题。利用数值模拟的方法研究了散热结构中各因素对散热性能的影响，其中包括基板厚度、芯片数量和排列位置及散热方式等；利用DOE实验设计的方法设计了热电分离式大功率LED路灯，并对散热结构进行了数学优化；采用金属热强度和LED结温作为综合优化目标对阵列组件式大功率LED路灯的散热器进行了优化计算，得到了一系列的优化结构参数；设计了两种LED模
2、组，每个模组在传热上可以近似认为是独立的单元，而不受模组个数、周围环境的影响。根据测量的LED封装结构的热扩散系数计算了Cu/SAC钎料的界面接触热阻；利用SurfaceEvolver软件预测了不同钎料量下的焊点形态，根据焊点形态结果计算了LED的键合热阻；采用SAC钎料作为LED芯片键合的热界面材料要明显优于导热胶和高导热银胶。采用SAC钎料作为DCB基板与Cu散热器键合（简称DC键合）和LED芯片与DCB基板键合（简称LD键合）的热界面材料，DC键合试样的DCB基板/钎料界面生成了(Ni,Cu,Au)3Sn4，Cu/钎料界面生成了Cu6Sn
3、5；LD键合试样的LED芯片/钎料界面和DCB基板/钎料界面均生成了(Cu,Ni,Au)6Sn5；DC键合试样在老化过程中，DCB基板/钎料界面的(Ni,Cu,Au)3Sn4向(Cu,Ni,Au)6Sn5转化，在(Cu,Ni,Au)6Sn5层与Ni层间生成一层连续的Ni3Sn4化合物；Cu/钎料界面处还生成了一层连续Cu3Sn化合物；DCB基板侧(Cu,Ni,Au)6Sn5化合物在老化过程中的生长是受Cu扩散控制的，DCB基板侧IMC的厚度要小于另一侧IMC的厚度，并且当另一侧IMC增加到一定厚度后，DCB基板侧的IMC厚度的增加变的更为缓慢。
4、关键词LED封装；热设计；数值模拟；结构优化；老化-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractRegardingadvantagesofhigherefficiency,lessconsumptionofenergy,longerlifetimeandfriendlinesstoenvironment,LEDlightingisconsideredastheforthgenerationilluminatinglight.AstheinputpowerofLEDproductsbecomehigher,conventionalpacka
5、gingstructureandthermalinterfacematerialscan’tdissipateheatwellanymore.Theinfluenceofparametersoftheheatdissipatingstructure,includingsubstratethickness,thenumberandplacementofchipsanddissipatingmethods,hasbeeninvestigatedbynumericalsimulationanalysis.DOEexperimentaldesignha
6、sbeenappliedintothedesignofhigh-powerthermoelectric-separateLEDstreetlampsandthemathematicaloptimizationoftheheatdissipatingstructure.Moreover,theradiatorofarrayhigh-powerLEDstreetlamphasbeenoptimizedusingmetalheatstrengthandLEDjunctiontemperatureasintegratedoptimizationtarg
7、et,andaseriesofoptimalstructuralparametershasbeenobtained.TwokindsofLEDmodulesweredesigned,whichcanbeapproximatetobeanindependentunitinheattransferwithoutinfluenceofthenumberofmodulesandthesurroundingenvironment.BasedonthemeasurementofthermaldiffusioncoefficientofLEDpackagin
8、gstructure,Cu/SACsolderinterfacecontactthermalresistancehasbeencalculated.S
