声子散热材料.pdf

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1、声子散热材料在声子散热材料在LEDLED产品中的应用产品中的应用华生LED热学技术旦首席研究员茆学华¢LEDLED要想进入照明领域，必须要用系统方要想进入照明领域，必须要用系统方法来研究法来研究LEDLED热分布模形，全方位的运用热分布模形，全方位的运用新材料、新结构解决新材料、新结构解决LEDLED传热、散热问题。传热、散热问题。铝基铝基PCBPCB板封装板封装LEDLED分析分析¢使用铝基板封装或当pcb板用的不妥之处：1.铝基板不是最佳导热材料；2.增加了传热2个接口层次；3.导热胶导热糸数只有4.5w(M.K)以下，影响传热。三者加起来，导致LED热不能通畅传到

2、LED散热器上。现有加透镜现有加透镜LEDLED封装分析封装分析¢现有加透镜封装的现有加透镜封装的LEDLED有违有违LEDLED散热设计规散热设计规律，律，LEDLED发热是发热是360360度的，加透镜封装一面度的，加透镜封装一面的热散不出去，导致光衰严重，寿命也受的热散不出去，导致光衰严重，寿命也受影响。影响。推荐封装与安装模式推荐封装与安装模式¢在LED发光面不加透镜，利于LED发光面热散出去；¢LED光源直接与散热器接触，热传导通路畅通。¢铝散热器氧化层去除，使热通路更加通畅¢高效导热膏使热传导接口无障碍4.1.1简谐振子的能量本质散热与传热是物质热运动的两种

3、不同形式热量进入晶格引起引起增加晶格振动表现为电子缺陷和热缺陷能量表现为频率为ω晶格波（振子）振动的振幅的增加表现为增加的方式振子的能量增加以声子为单位增加振子能量（即能量量子化）热运动波的性质热运动波的性质物质散热的本质物质散热的本质¢物质散热表征的本质指标是比热容；¢比热容指标本质是物质晶体以简谐振动的热运动方式运动。这种运动方式具有波的形式，称为晶格波，是在弹性范围内原子的不断交替聚拢与分离。¢晶格振动是量子化的。¢固体热容由两部分组成：一部分来自晶格振动的贡献，称为晶格热容；另一部分来自电子运动的贡献，称为电子热容。除非在极低温度下，电子热容是很小的（常温下只有

4、晶格热容的1％）。这里我们只讨论晶格热容。¢散热不仅涉及到物质内部波的运动，而且还涉及到与介质热交换的波的频率。¢根据以上原理，我们利用纯铝为基材，采用量子调控技术，加入热运动简谐振动频率高的声子晶体材料，并加入扼制非筒谐运动的声子材料，制成比热容高，热平衡速度快，与空气热交换频率高的高效散热材料。：物质传热的本质物质传热的本质¢从晶格格波的声子理论可知，热传导过程------声子从高浓度区域到低浓度区域的扩散过程。是以非简谐振动方式运动的。传热仅涉及物质内部碰撞或扩散的速度。因此，从一定程度上，散热快的物质，传热速度不一定快，传热快的物质，散热速度不一定快。形成新声子

5、的动量方向和原来两个声子的方向相一致，此时无多大的热阻。------正规过程物质传热的本质物质传热的本质q，q相当大时，12K≠0，nq2碰撞后，发生方向反转，q从而破坏了热流方向产生1q+q12q较大的热阻。3Kn翻转过程（声子碰撞）¢热阻：声子扩散过程中的各种散射高频声子散热铝热运动量子理论原高频声子散热铝热运动量子理论原理理¢经典热容理论：杜隆－珀替把气体分子的热容理论直接应用于固体，并用统计力学处理热容。晶体摩尔热容为常数。¢爱因斯坦量子热容理论：爱因斯坦把晶体中原子看成是具有相同频率、并在空间自由振动的独立振子。引用了晶格振动能量量子化即声子的概念。¢德拜量子

6、热容理论：格波的频率有一定分布，即不为常数。德拜考虑到低温下只有频率较低的长声学波对热容才有重要的贡献，可用连续介质中的弹性波来描述。高频声子散热铝热运动量子理论原高频声子散热铝热运动量子理论原理理¢热容是固体原子热运动在宏观性质上的最热容是固体原子热运动在宏观性质上的最直接体现，因而对固体原子热运动的认识直接体现，因而对固体原子热运动的认识实际上首先是从固体热容研究开始的，并实际上首先是从固体热容研究开始的，并得出了原子热运动能量是量子化的这个无得出了原子热运动能量是量子化的这个无可争辩的结论。我们讨论固体热容仍是以可争辩的结论。我们讨论固体热容仍是以揭示原子热运动特

7、征为目的，而完整地介揭示原子热运动特征为目的，而完整地介绍热容统计理论应是统计物理的内容。绍热容统计理论应是统计物理的内容。高频声子散热铝热运动量子理论原高频声子散热铝热运动量子理论原理理¢固体热容由两部分组成：一部分来自晶格固体热容由两部分组成：一部分来自晶格振动的贡献，称为晶格热容；另一部分来振动的贡献，称为晶格热容；另一部分来自电子运动的贡献，称为电子热容。除非自电子运动的贡献，称为电子热容。除非在极低温度下，电子热容是很小的（常温在极低温度下，电子热容是很小的（常温下只有晶格热容的下只有晶格热容的11％）。这里我们只讨论％）。这里