環(huán)氧復(fù)合材料粘接層對(duì)LED結(jié)溫的影響.pdf

1、隨著發(fā)光二極管(LED)發(fā)光效率的提高和大功率LED芯片的成功制造,固態(tài)照明用白光LED已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。但是由于LED所處的環(huán)境溫度和節(jié)點(diǎn)到環(huán)境的熱阻對(duì)其發(fā)光效率、使用壽命具有重要影響,因此大功率LED的高效穩(wěn)定散熱問題成為影響其推廣應(yīng)用的重要障礙。
　　在大功率LED的散熱問題上,本文選擇了大功率LED中的某一粘接層進(jìn)行研究。首先,利用有限元軟件COMSOL Multiphysic對(duì)輸入功率為1W、2W、3W的LED進(jìn)行溫度場(chǎng)

2、仿真模擬,并著重分析了粘接層厚度和粘接材料的導(dǎo)熱性能對(duì)結(jié)溫的影響。在闡述導(dǎo)熱機(jī)理和熱導(dǎo)率影響因素之上,制備了單組份的B4C、Al2O3環(huán)氧復(fù)合材料,分析填料種類和含量對(duì)導(dǎo)熱性能及粘接強(qiáng)度的影響。最后,根據(jù)模擬和實(shí)驗(yàn)測(cè)試的熱導(dǎo)率、粘接性能綜合考慮,得出粘接層的最佳厚度及最適合粘接的復(fù)合材料配比。研究主要內(nèi)容如下:
　?、賹?duì)大功率LED散熱進(jìn)行有限元樹脂模擬研究,得到LED封裝的溫度場(chǎng)分布,改變中某一粘接層厚度和粘接材料的導(dǎo)熱系數(shù),查

3、看它們對(duì)結(jié)溫的影響。模擬結(jié)果顯示:LED粘接層厚度和粘接材料導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)結(jié)點(diǎn)溫度有很大的影響;隨著粘接層的厚度的增加結(jié)溫升高。粘接層材料熱導(dǎo)率的增加使結(jié)溫呈現(xiàn)先快速降低后緩慢降低的趨勢(shì),且熱導(dǎo)率增加到一定時(shí)結(jié)溫基本保持不變。
　?、诓捎脫诫s微米氧化鋁及碳化硼的方法對(duì)環(huán)氧樹脂的導(dǎo)熱性能和粘接性能進(jìn)行改進(jìn),制備了高導(dǎo)熱的環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。用掃描電鏡對(duì)超聲波處理的粉末表面進(jìn)行表征,結(jié)果表明超聲波處理方法能夠更好的分散微粒。穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱測(cè)試結(jié)果

4、顯示,復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)λ隨著填料粒子量的增加明顯提高。與純環(huán)氧樹脂的導(dǎo)熱系數(shù)為0.20W/m·K相比,微米的碳化硼和氧化鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50％時(shí),復(fù)合材料的熱導(dǎo)率分別為1.4W/m·K和0.94W/m·K,有了很大程度的提高。掃描電鏡也顯示導(dǎo)熱微粒在環(huán)氧樹脂能夠較好的分散形成良好的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò),而顆粒與環(huán)氧樹脂之間能夠相互結(jié)合,沒有明顯的分離。
　　③本文還對(duì)粘接層厚度和微粒的摻雜量對(duì)粘接性能的影響進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明對(duì)鋁板的剪切拉伸