基于熵產(chǎn)建模的大功率LED封裝界面層裂傳熱性能研究.pdf

1、為提高發(fā)光效率及光通量，需要在高集成度的照明產(chǎn)品中不斷地注入更高電流，然而不斷注入的電流將會導致LED芯片激活層產(chǎn)生更多的熱量。大功率LED封裝中芯片粘結層是芯片熱量傳遞中關鍵部分，如果界面層裂出現(xiàn)在芯片粘結層上將直接造成芯片溫度升高，從而誘發(fā)器件更多的失效模式，降低可靠性。研究表明基于熱力學第二定律的熵產(chǎn)理論可以較好地實現(xiàn)系統(tǒng)或結構的傳熱特性分析，相比現(xiàn)有界面缺陷的研究方法，將表征結構傳熱特性的熵產(chǎn)理論引申到界面層裂結構演變與傳熱性能

2、退化的關聯(lián)機制研究上具有必要性和可行性。
　　本文針對大功率LED封裝界面層裂在傳熱過程的影響性能進行研究，主要分析不同層裂結構在傳熱過程的影響規(guī)律以及根據(jù)不可逆熱力學的熵產(chǎn)基本理論，從熱力學第二定律出發(fā)，探討不同層裂變化因素對LED封裝界面熱傳遞影響的變化原因。具體研究內(nèi)容及主要結論如下：
　　首先，構建具有不同界面層裂結構的大功率LED封裝三維熱仿真模型，以空氣空腔作為相應層裂的設定模式，分析芯片粘結層在不同層裂結構下對

3、結溫的影響規(guī)律并確定關鍵層裂變化因素。
　　其次，根據(jù)確定的層裂變化因素，從層裂的單元長度、厚度、界面位置及分布狀態(tài)下，分析層裂因素在導熱過程中的對應熵產(chǎn)特性；通過對導熱過程熵產(chǎn)計算公式進行推算并建立芯片層熵產(chǎn)模型，從二維熱仿真中獲取芯片的溫度分布并運用Matlab數(shù)值計算軟件進行熵產(chǎn)的數(shù)值模擬。
　　最后，從熵產(chǎn)的有效傳遞熱量損失角度探討層裂變化因素對傳熱性能的影響機理，并利用正交實驗設計對層裂的組合因素進行對比與分析。研

4、究結果表明：在不同層裂結構對界面?zhèn)鳠嵊绊懙姆抡娣治鲋?，LED封裝層裂對結溫的影響，不能僅僅依靠層裂的大小來衡量，還需考慮層裂位置、形狀以及分布情況等結構；針對不同層裂變化因素對芯片層的熵產(chǎn)分析，熵產(chǎn)的變化規(guī)律可以通過一元三次多項式y(tǒng)?ax3?bx2?cx進行表征；層裂因素影響芯片層的熵產(chǎn)越大，表明層裂變化因素對芯片的有效傳遞熱量損失越大，造成芯片層在導遞過程中熱量的貶值，從而降低散熱能力；對比層裂組合因素的溫度特性，熵產(chǎn)特性更能直觀地說