无线通信资料收集 (36)

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1、LEDLED热管理关键技术与热管理关键技术与基于半导体照明的光无线通信深圳大学光电工程学院柴广跃目录一、LED的热管理关键技术1、碳功能复合材料在导热散热中的应用2、胶粘贴片与共晶焊贴片二、基于半导体照明的光无线通信技术即使达到200lm/W，LED外量子效率仍不高，热管理是个长期的任务RecentLEDProgressinUSCBRecentLEDProgressinUSCBLOP(mW)LOP(mW)EQE(%)EQE(%)1、(0001)C(0001)C--planeplane32.757.86blueblueLED(PSS)blueLED(PS

2、S)2、(0001)C(0001)C--planeplane3360.4blueLED(Bulk)3、(10(10--11--1)blue1)blue30.653.73LED(Bulk)4、(20-21)green101071.71222214.14LED(Bulk)*第七届中国国际半导体照明论坛1、极性半导体外延生长+图形衬底（内量子效率90%）“ShujiNakamura报告内容”2、极性材料GaN同质衬底外延生长（内量子效率99%）“热流定律热流定律””---热传导方式的导热系统中通过材料的热流总量总是反比于材料的热阻☆LED器件热传导通道---

3、封装增大热传导方法★★增大芯片热传导系数增大芯片热传导系数★增大焊料热传导系数★减薄焊料厚度★增大基板热传导系数1、管芯-透镜-热对流至空气（次要）2、管芯-热沉基板-散热器-热对流至空气（主要1）3、管芯-金丝-热沉金属电路层-散热器-热对流至空气（主要2）4、管芯-热沉金属电路层-散热器-热对流至空气（主要3）q=α()t−tw热对流---应用¢对流传热是流体流动载热与热传导联合作用的结果，流体对壁面的热流密度因流动而增大¢分为强制对流和自然对流两类¢牛顿冷却定Q=Aα（t-t)wQ---热流量；A---散热片面积；α---对流系数【W／（m2·℃

4、）】；t---壁温【℃】；t---冷流体主体温度w增大热对流方法：★增大散热面积★★增大对流系数增大对流系数★★增大温度差增大温度差封装热传导材料的进展----碳功能复合材料¢气相生长碳纤维（VGCF）¢在载有铁镍催化剂的陶瓷基板上通入氢气和烃类气体混合物在1100℃下生长纤维状碳；2600℃热处理；¢预计室温下热导率可达到1260W/mK¢用作导热基板的可能性¢VGCF浸入环氧树脂，150℃℃热压成型，块状混合材料热压成型，块状混合材料热导率可达到695W/mK695W/mK----热传导基板¢开发贴片新工艺¢问题---各向异性的热传导特性，对其下的

5、热沉热导率要求很高；芯片与VGCF界面的热阻；成本高¢碳纳米管（CNTs）¢CNTs是由单层或多层石墨片卷曲而成的无缝纳米管状壳层结构，具有良好的热、电和力学性能¢理论计算和实验均已证明碳纳米管具有较高的热导率。Berber等利用分子动力学(MD)模拟计算出单壁碳纳米管(()swNT)的室温热导率高达6600W／(m·K)。Kim等用实验的方法测得多壁碳纳米管(MWNT)的室温热导率达3000W／(m·K)¢用作导热基板的可能性¢开发贴片新工艺¢问题---各向异性的热传导特性，对其下的热沉热导率要求很高封装热对流材料的进展----碳功能复合材料¢泡沫碳

6、材料¢制作方法：沥青放入真空室加温融化---输入高压氮气同时升温---沥青泡沫化---800℃硬化---降温降压至自然条件---氮气氛1050℃℃热处理热处理------28002800℃℃石墨化处理石墨化处理¢性能：¢热导率理论值大于2000W/mK¢2002年实验值150W/mK¢表面积大¢重量轻¢散热原理¢多孔热交换☆利用流体力学原理的自然对流散热“烟筒热交换烟筒热交换””原理原理散热器示意图“烟筒效应烟筒效应””*深圳秦博核芯公司LED路灯铸铝翼片散热器热管灯具“烟筒烟筒””灯具灯具232.3胶粘贴片与共晶焊贴片粘接胶与焊料主要参数热导率CTE

7、密度备注W/mKppm/K环氧树脂042~050.42~0.565导热胶0.4~0.860导电银胶*14.5822DAD-DAD-8787焊锡5025183℃，铅锡合金金锡合金57.1280℃℃，金，金80%80%*进口导电银胶热导率~30W/mK？•导电银胶与导热胶结构μm~十几μm导电银胶导热胶☆传统贴片工艺¢贴片材料：导电银胶、导热胶¢设备：刺晶台（手动）或自动贴片机、烘箱★优点---设备较经济银胶芯片---工艺成熟---产能高★不足芯片芯片h=10~30μm---对胶的要求和控制高---热阻较高（h、气泡）---电阻较高☆共晶（钎）焊贴片¢贴片

8、材料：AuSn共晶焊料¢设备：手动共晶焊台或自动共晶焊贴片机★★优点优点---热阻低（h3h~