熱阻通道串聯(lián)。熱阻通道成串聯(lián)關(guān)系。

led燈具作為一種新型節(jié)能燈具，在照明過(guò)程中只將30-40%的電能轉(zhuǎn)化為光，其余的都轉(zhuǎn)化為熱能。熱能的存在促使我們關(guān)注它LED封裝器件的熱阻。一般，LED功率越高，LED熱效應(yīng)越明顯，熱效應(yīng)引起的問(wèn)題就越突出，如芯片高溫的紅色移動(dòng)現(xiàn)象；高溫對(duì)芯片的永久光粉層發(fā)光效率降低、加速老化、色溫漂移、熱應(yīng)力引起的機(jī)械故障等。這些都直接影響到它們LED發(fā)光效率、波長(zhǎng)、正壓降和使用壽命。LED散熱已成為燈具發(fā)展的巨大瓶頸。

應(yīng)如何評(píng)估LED封裝設(shè)備的散熱水平？

應(yīng)用舉例

1.封裝器件的熱阻試驗(yàn)

(1)測(cè)試方法1:

在熱阻試驗(yàn)過(guò)程中，包裝產(chǎn)品的一般散熱路徑為芯片-固晶層-支架或基板-焊膏-輔助試驗(yàn)基板-導(dǎo)熱連接材料。

側(cè)結(jié)構(gòu)及散熱路徑

根據(jù)測(cè)試，可以得出以下熱阻曲線，測(cè)試產(chǎn)品的總熱阻(整個(gè)散熱路徑)為7.377K/W。該方法測(cè)試的熱阻應(yīng)根據(jù)樣品的結(jié)構(gòu)確定曲線中的熱阻分層，以獲得包裝設(shè)備的準(zhǔn)確熱阻。該方法更合適SMD封裝器件。

熱阻曲線

(2)測(cè)試方法2:

與該方法不同，該方法需要進(jìn)行兩次熱阻測(cè)試，比較熱阻，可以準(zhǔn)確到設(shè)備基板外殼，無(wú)附帶測(cè)試基板值。

兩次測(cè)試分別：第一次測(cè)量，設(shè)備直接接觸基板熱沉；第二次測(cè)量，導(dǎo)熱雙面膠夾在設(shè)備和基板熱沉之間。由于兩個(gè)散熱路徑的變化僅發(fā)生在設(shè)備的封裝外殼之外，因此兩個(gè)測(cè)量的邊界代表了設(shè)備的外殼。以下曲線變化可以得到設(shè)備的精確熱阻。該方法適用COB封裝器件。

對(duì)比多次測(cè)試的熱阻曲線

(3)用結(jié)構(gòu)函數(shù)識(shí)別設(shè)備的結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)上，芯片、支架或基板、測(cè)試輔助基板或冷板的熱阻和熱容相對(duì)較小，而固晶層和導(dǎo)熱連接材料的熱阻和熱容相對(duì)較大。

如下面的結(jié)構(gòu)函數(shù)所示，結(jié)構(gòu)函數(shù)越近 y 軸的位置代表了接近芯片有源區(qū)的實(shí)際熱流傳導(dǎo)路徑的結(jié)構(gòu)，越遠(yuǎn) y 軸的位置代表熱流傳導(dǎo)路徑上遠(yuǎn)離有源區(qū)的結(jié)構(gòu)。積分結(jié)構(gòu)函數(shù)是熱容熱阻函數(shù)，曲線上平坦的區(qū)域代表設(shè)備內(nèi)部熱阻大、熱容小的結(jié)構(gòu)，陡峭的區(qū)域代表 零件內(nèi)部熱阻小，熱容大。在微分結(jié)構(gòu)函數(shù)中，波峰與波谷的拐點(diǎn)是兩種結(jié)構(gòu)的分界處，便于識(shí)別設(shè)備內(nèi)部的各層結(jié)構(gòu)。在結(jié)構(gòu)函數(shù)的末端，其值往往是垂直的 直的漸近線代表熱流傳遞到空氣層。因?yàn)榭諝怏w積無(wú)限大，熱容無(wú)限大。從原點(diǎn)到這條漸近線 x 值是從結(jié)區(qū)到空氣環(huán)境的熱阻，即穩(wěn)態(tài)下的熱阻。

熱阻曲線的兩種結(jié)構(gòu)函數(shù)

2.封裝設(shè)備內(nèi)部缺陷

顯示固晶層內(nèi)部缺陷

與上述兩個(gè)設(shè)備的剖面結(jié)構(gòu)相比，固晶層存在明顯差異。左側(cè)為正常產(chǎn)品，右側(cè)為固晶層有缺陷的產(chǎn)品。

固晶層缺陷引起的熱阻變大

固晶層缺陷會(huì)增加熱阻，影響散熱性能，具體影響程度與缺陷大小有關(guān)。