功率型发光二极管芯片的温度场与应力场

发光二极管(LED)的结点温度和应力分布对它的发光效率、可靠性和寿命有着至关重要的影响。为了优化器件的性能,该文利用有限元方法对功率型LED芯片在不同输入功率、基板材料、换热条件下的温度和热应力进行了模拟与分析。结果表明,目前广泛应用的Sapphire基板效果不是很好,如果能减小晶格不匹配的影响,采用硅基板是较好的选择。当基板导热系数、换热系数大于一定值后,单纯的改进基板的导热系数或强化基板换热,对提高器件的性能已经没有明显的效果。     

功率型发光二极管芯片的温度场与应力场

发光二极管(LED)的结点温度和应力分布对它的发光效率、可靠性和寿命有着至关重要的影响。为了优化器件的性能,该文利用有限元方法对功率型LED芯片在不同输入功率、基板材料、换热条件下的温度和热应力进行了模拟与分析。结果表明,目前广泛应用的Sapphire基板效果不是很好,如果能减小晶格不匹配的影响,采用硅基板是较好的选择。当基板导热系数、换热系数大于一定值后,单纯的改进基板的导热系数或强化基板换热,对提高器件的性能已经没有明显的效果。     

基于柔性基板的异构多芯片三维封装散热仿真与优化设计

随着移动终端的广泛应用,射频多芯片系统封装结构的小型化、系统的集成化将导致功率密度的直线上升,同时,芯片各异性的特点将产生温度分布不均的现象,从而催生亟需解决的热管理问题。针对包含5款芯片的典型的射频前端系统,在POP封装基础上,提出柔性基板封装结构设计方案,并应用ANSYS ICEPAK三维数值分析法进行仿真计算,验证得到如下结果:1柔板同层的温差降低到POP结构的6%,异层的温差降低到POP结构的4%,避免了热点的出现;2柔板封装结温随下层屏蔽罩的厚度增大而减小,但尺寸的变化对其影响相对较小;3与铝基相比,铜屏蔽罩能够起到更好的散热作用。研究结果为射频异构多芯片三维封装优化设计提供了参考方案。     

多族阵列COB光源模组在LED照明中应用

正引言LED在照明领域的发展日新月异,演绎着传统光源和新兴光源的优胜劣汰,市场纷争,可谓精彩纷呈。在国家倡导节能减排,绿色环保的政策扶持下,LED得到快速发展。较之传统节能灯具,作为新兴光源照明灯具,LED的技术、设计更加灵活、新颖,对其光效、寿命等要求更高,因此对LED封装光源的要求选择也更具多样性。其中COB(Chip On Board板上芯片)作为LED封装光源中     

镁合金板带厚度对开轧温度场影响研究

利用镁板开轧前的边界条件及镁合金的热物理特性,采用有限元法建立开轧温度场的数学模型。在有限元分析软件DEFORM-3D中模拟不同厚度镁板的热辐射过程,利用热电偶采集在室温下热辐射时温度变化对模型进行实验验证。经分析表明:镁板热辐射散热存在一个节点温度,该节点温度随着厚度增加而升高;厚度对镁板的热辐射时温度变化和温度分布均匀性有着很大的影响,建立的温度场模型能够精确的预测温度分布。     

多芯片双面PCB的热应力分析

运用隔热材料和复合材料的计算公式,采用三维有限元方法,计算了单芯片组和多芯片组集成电路板的温度场和热应力场。数值模拟结果显示,芯片组与印刷电路板之间存在较大的剪应力,这可能是芯片剥离的原因之一。芯片位置对电路板的温度场和热应力场分布影响很大。合理地布置各芯片,可有效降低电路板的温度极值和应力极值。     

铜引线键合中两级加载方式下硅基板应力

铜引线键合在集成电路封装工业中得到了越来越多的应用。在铜引线键合中,采用压力两级加载的方式能够减少硅基板的损坏,但其机理目前还不清楚。该文建立了3D非线性有限元模型来模拟铜引线键合过程,比较了常规加载和两级加载方式中的硅基板受力状态。结果表明:超声功率相同且铜球变形相同时,两级加载方式中基板承受的压应力大于常规加载方式,拉应力两者相近,而剪应力则小于常规加载方式。不同加载方式下的基板受力分析为找出两级加载方式减少基板缺陷的作用机理提供了依据。     

矩形基板上LED芯片阵列热分析

分析偏心热源在矩形基板上热分布理论,利用局部模拟和理论论证的方法,获得m′×n′阵列中各芯片的质心温度一致的排布.利用这种排布方法,得出能求解芯片质心过余温度(CTEC)的简单关系式.同时,模拟了4×4,6×6阵列芯片的过余温度分布的情况.结果表明:m′×n′阵列中LED芯片以芯片间距(a/m′,b/n′)在尺寸为a×b的矩形基板上对称排布时,各芯片的CTEC都相同.     

基于圆环孔合成射流器的LED前照灯散热控制

采用实验方法明确圆环孔合成射流器的速度分布特征,利用参数化方法获得最佳散热距离,将其与发光二极管(LED)前照灯组合后采用实验方法明确合成射流器对LED前照灯的散热效果。基于大涡模拟对该部件的流场及温度场进行解算,在验证仿真方法有效性的同时明确温度及换热系数的分布规律。采用正交分解法对该部件流场及铝基板表面对流换热系数进行分析,表明壁面对流换热系数的分布特征及合成射流器的散热控制效果主要由流场中的大尺度涡结构所决定。     

功率LED柔性封装结构的设计与热特性分析

根据功率LED的柔性封装要求,提出了基于贴片式(SMD)封装的功率型LED柔性封装结构。对各层结构进行了优化设计,采用有限元分析(FEA),模拟了柔性封装结构LED的热场分布。对比研究了柔性LED与传统封装结构LED的热特性,并对弯曲状态下柔性衬底材料对芯片的应力进行了分析。结果表明,采用金属Cu箔衬底的柔性封装结构,其散热特性较好;Cu/超薄玻璃复合衬底替代Cu箔衬底,可以减少弯曲的应力,减少幅度达到2.5倍,散热特性基本相同。SMD柔性封装的LED不仅具有较好的热稳定性,且具有柔性可挠曲特性,其应用潜力很大。     

PCR芯片中微腔室高度及加热器结构优化设计

对PCR扩增芯片中微加热器的传热及微腔(DNA反应液腔)室的高度优化问题进行了有限元分析,通过ANSYS软件模拟分析了单蛇形、双蛇形以及双螺旋形等典型结构微加热器的温度场分布,分析了不同腔室高度PCR芯片的温度场分布,重点探讨了不同微加热器结构、不同布线规律对PCR芯片微腔室温度分布均匀性的影响,PCR芯片中DNA反应液厚度与芯片上下表面温差的关系.仿真结果表明:均匀加热器比非均匀加热器温度分布均匀性更好;双螺旋形加热器较单蛇形与双蛇形加热器更能满足实际需要;DNA反应液厚度与芯片上下表面温度差之间具有良好的线性关系.同时根据分析结果得到了所设计的具有电极均匀分布双螺旋微加热器的PCR芯片微腔室最佳高度为340μm,能很好满足片上PCR芯片扩增所需的温度环境条件.     

图案化基板LED中荧光粉对光学性能的影响

采用基板上加倒锥形图案化的新型封装方式,用蒙特卡洛光线追迹法仿真保形涂覆荧光粉体积比和厚度变化时,发光二极管(LED)光源光色品质的变化.仿真结果表明:LED光源的出光效率在图案化倾斜角α为30°,45°时,出光效率的提升量最大;α为45°时,传统平面封装光源的空间颜色均匀性最大优化幅度分别为9.1%,8.4%;荧光粉厚度、体积比不变时,颜色均匀性相对于传统平面封装光源的优化幅度最大为11.1%,10.4%,光源的色温差值最大减小1 006,1 319 K;在厚度、体积比参数中任选一个进行优化,均可改善LED产品的颜色均匀性,而优化图案化结构可使空间颜色均匀性更明显地提高.     

烟叶烘烤试验箱内流热场数值模拟与导流板参数优化

为了提高烟叶烘烤试验箱内流热场分布的均匀性,采用计算流体力学(Computational fluid dynamics, CFD)方法模拟了试验箱内挂满烟叶情况下的气流场和温度场,结合正交试验法探究了箱内导流板结构和布置位置对气流均匀性和温度均匀性的影响。结果表明：考虑交互作用下导流板角度(A)、导流板高度比(B)和导流板距离差(C)三个因子对试验箱内总均匀性影响的主次顺序为A×B>B>A×C>C>A>B×C,交互作用明显。使箱内总均匀性效果最佳的导流板参数组合为A2B1C2。加装最佳组合导流板的温度不均匀度相比无导流板的温度不均匀度降低了62%,速度不均匀度相比无导流板的速度不均匀度降低了68%,改善效果明显。研究成果在改善烟叶烘烤试验箱烘烤质量,提高烟叶烘烤效率以及保证良好烟叶烘烤工艺数据库的建立上具有重要意义。     

一种中功率LED路灯模组设计

设计了一种中功率LED路灯模组,该模组由PCB铝基板、灯珠组、塑料透镜、散热器,以及设于塑料透镜与PCB铝基板间的防水胶圈构成.灯珠组由4颗中功率3030双晶灯珠组成,呈正方形分布.塑料透镜采用防UV的PC材料,为一凸曲面罩,呈中空半球面形.利用DIALUX软件,针对道路照明要求的照度均值、照度均匀性、环境比、亮度均值、亮度均匀性等指标,对该模组进行了仿真实验,并通过实例进行了验证.从DIALUX仿真和实测结果来看,该模组能满足城市主干道路路灯的技术要求,具有较好的市场应用前景.     

柔性LED灯丝的发展进程与展望

柔性LED灯丝是一种新型的LED光源,将多颗倒装芯片串联封装在柔性透明基板制备成可任意弯曲与拉伸的灯丝,实现360°全角度发光。解决了刚性LED灯丝吸光、可塑性差、结构复杂、制造繁琐等问题,使LED灯丝得到进一步的应用与推广,推动了LED灯丝灯的发展。综述了柔性LED灯丝在封装结构、封装材料、封装工艺、散热技术等方面研究状况,对实际研究和应用有一定的指导意义。     

超临界制备生物柴油实验装置传热的数值模拟

以超临界条件下制备生物柴油的小型高温高压反应装置为研究对象,采用CFD软件对反应釜腔内流体的三维温度场分布进行了数值模拟。模拟结果与实验结果吻合程度高,证明了数值模拟方法对超临界条件下流体进行传热分析的可能性。研究结果表明,超临界条件下流体内的温度场分布存在不均匀性,且对此类装置提出了强化传热的方法,有效改善了温度场分布的不均匀性。     

氘氚冰层对惯性约束聚变冷冻靶温度场分布的理论模拟

惯性约束聚变冷冻靶制备过程中,要求在靶丸内形成均匀光滑的氘氚冰层,需要靶丸周围存在均匀的热环境条件。对均匀冰层和非均匀冰层展开了数值模拟分析,讨论了冰层偏移对温度场的影响情况,通过对模拟结果的温度分布和流体力学分析,得到了冰层对冷冻靶温度场的影响规律。结果显示,氘氚冰层厚度的增加、体积热的增加都会造成靶丸温度不均匀性增大,冰层的偏移可以通过辅助加热的方式来改善,但是径向偏移对靶丸温度均匀性影响更大。     

基于Nelder-Mead算法的PVD加热器结构优化

为提高蒸发镀膜机内基板温度均匀性,以蒸发镀膜机为研究对象进行建模,采用COMSOL有限元软件对真空环境下的基板加热器温度场进行有限元仿真,并耦合PID算法用于温度控制,揭示了基板温度分布规律。在此基础上对基板温度均匀性的影响因素进行研究,并借助Nelder-Mead单纯形法对加热系统进行优化。结果表明,当顶加热丝间距与侧加热丝间距为1:1.23、加热距离为440 mm、反射距离为3.56 mm时,基板表面最大温差由优化前的16.5℃降低至9.9℃,温度均匀性得到改善。最后,结合实测数据分析显示,仿真结果与实测数据误差为6%,验证了优化的有效性。     

菲涅尔高倍聚光PV/T系统的均光优化与热特性研究

为提高三结砷化镓太阳能电池芯片表面能流分布的均匀性,对菲涅尔高倍聚光PV/T系统采用正交试验法进行多因素均光优化,并根据极差分析结果进一步优化得到光斑均匀性89.11%、光学效率89.29%、接收角1.09°的菲涅尔高倍聚光系统。将计算所得能流密度加载至电池芯片表面,通过有限元分析法模拟了电池芯片的温度分布,并与原系统、菲涅尔单级聚光系统和理想均匀辐照度下电池芯片温度分布进行比较。研究结果表明优化后的能流分布更均匀;电池芯片表面的温差随着能流密度分布均匀性的增加而减小,优化的菲涅尔高倍聚光系统能有效降低电池芯片中心位置能流密度,提高能流和温度分布的均匀性。     

键合参数和芯片/基板厚度对非导电膜互连封装玻璃覆晶模块芯片翘曲的影响

采用热/结构耦合场对非导电膜互连封装玻璃覆晶（COG）模块芯片（IC）的翘曲进行数值模拟,并分析不同热压键合参数和芯片/基板厚度对液晶显示屏（LCD）翘曲的影响.结果表明：在热压键合过程中,键合头温度对COG模块IC翘曲的影响最为显著,键合压力次之,玻璃基板温度最小; IC厚度对IC翘曲的影响不明显,而增加COG模块中玻璃基板的厚度,可有效降低IC翘曲程度.其原因在于较厚的玻璃基板的耐变形能力较高,从而抑制了翘曲.