粘接材料对功率LED热特性影响测试研究

分析了不同LED粘接材料的热阻特性,特性表明粘接材料的热阻特性与粘接材料的厚度及导热系数有关。粘接材料处于LED内部,无法直接测量其热阻,通过利用热成像仪拍摄热图进行热场测试,测试结果与理论分析结果相符。     

LED结温的影响及测量方法

对于LED器件来说,结温是最重要的热性能参数之一,结温的大小对LED器件的输出功率以及可靠性具有很大的影响。超过一半的LED灯具的输入功率以热的形式被浪费,散热问题是LED灯具设计师所面临的最关键的问题。因此,获得准确的结温信息对于监控和评估灯具的健康状态至关重要。主要介绍结温对LED电学参数、LED发光特性以及LED器件的寿命的影响,然后对LED结温的测量方法包含正向电压法、管脚温度法、蓝白比法、红外热成像法、光谱法等进行详细描述并且分析彼此的优缺点。     

纳米银膏增强大功率LED器件散热性能研究

为了解决大功率发光二极管(LED)散热效率低、可靠性差等问题,提出将无压烧结纳米银膏作为芯片固晶材料,应用于大功率发光二极管封装．对纳米银膏的热学行为及烧结后的晶体结构进行了表征,分析了烧结温度对电阻率和孔隙率的影响．利用纳米银膏封装大功率发光二极管,分析了不同固晶温度下发光二极管器件热阻及其结温变化,并与传统锡膏材料进行了对比．结果表明：随着固晶温度升高,纳米银膏的导电性和导热性逐渐提高．纳米银膏在200℃烧结后的电阻率为6.49μΩ·cm,界面孔隙率为11.5%,封装后的大功率发光二极管样品固晶层热阻为7.45 K/W,比采用SAC305和Sn₄₂Bi₅₈焊膏封装的发光二极管样品固晶层热阻分别降低15.4%和28.9%,芯片结温则分别降低2.9%和21.2%．此外,实验还测试了三种发光二极管封装样品的出光功率和工作温度,结果表明纳米银膏作为芯片固晶材料可为大功率发光二极管提供良好的散热通道,降低芯片结温并提高器件可靠性．     

高阻硅片对紫外LED散热性能的影响研究

紫外LED因光谱单一、体积小、冷光源、无热辐射等特点逐渐取代传统汞灯,并广泛应用于油墨固化、医学光疗、消毒杀菌等领域,而功率型紫外LED器件散热问题是制约其性能提高和应用的瓶颈。基于陶瓷大功率LED封装平台制备了引入高阻硅片功率型紫外LED器件,研究发现引入高阻硅片的紫外LED的器件具有较高的光功率,但其热阻及结温均高于无硅片紫外LED,这归因于加入高阻硅片结构增加了芯片散热的传导路径。该工作对实际工业封装技术路线具有指导意义。     

绝缘栅双极型晶体管失效机理与寿命预测模型分析

针对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的主要失效机理,特别是键合引线失效过程,采用高速红外热成像仪对键合引线失效过程的结温温度场分布实时探测试验,同时对IGBT模块电气与传热特性进行监控,发现IGBT在高结温与高温度梯度时主要的失效形式是键合引线翘曲与熔化,在外部特性上表现为集射极压降值增大,而热阻基本不变.提出了提高器件可靠性、延长使用寿命的方法.在加速寿命试验原理的基础上,通过开展高温下的功率循环测试,并对试验数据进行拟合,得到了加入电流等级和最高工作结温的改进寿命预测模型.通过试验数据误差分析对比,发现该模型精度较原有模型在不同测试条件下均有提高,适用范围从80 K拓宽到100K.     

LED芯片结温测试与热成像技术分析

本文以LED为研究对象,以电学测量法测试LED芯片结温,分析加热电流对结温的影响。初步探讨采用红外热成像技术分析LED温度进而推算LED芯片结温的可行性。结果表明LED样品结温大小与加热电流变化近似线性,热成像测得LED温度数据与结温变化规律较为一致。     

高功率单相桥模块封装热特性研究及优化

为了提升高功率应用下单相桥模块的热可靠性,利用有限元仿真分析方法,研究了模块的封装热特性,并与实测结果进行比较,验证了模型求解的准确性和可靠性.结果表明:单相桥模块结壳热阻为0.185 3℃/W,封装7层结构中直接覆铜基板(DBC)陶瓷层占总热阻的52.12%,将DBC陶瓷绝缘材料替换为高导热率绝缘材料能够有效减小结壳热阻;在高功率应用条件下,由功率端子和引线寄生引起的焦耳热将进一步导致结温升高及模块性能下降.在此基础上,具体分析了不同功率端子、引线模型对模块封装热特性的影响.分析表明,采用铜柱型功率端子和增大近端子侧(高电流密度区域)的引线密度或截面直径均可降低结温,从而有助于提高单相桥模块的过电流能力和热可靠性.     

大功率白光LED恒流驱动电路系统设计

设计了一种新型LED恒流源电路.根据LED在低电流驱动时端电压与PN结温度成线性的特点,采用＂低电流测压法＂间接测量LED的结温,防止LED结温过高,延长LED寿命.采用LT3755为LED恒流驱动芯片简化电路,并采用无电解电容的DC/DC电路延长恒流源寿命.实验结果表明：LED恒流源电路工作稳定,效率高.     

LED器件热管理分析方法及其应用

发光二极管(LEDs)是三明治结构的半导体材料。LED芯片是产生光和热量的核心功能器件,但累积的热量会严重影响LED的光学性能。因此,热管理在LED的封装和应用中十分重要。综述了一些现有的热故障。为了有助于进一步理解热管理,介绍了LED封装、热阻网络系统以及传热强化技术,以及通过降低热阻来实现有效温度控制的方法。     

多芯片绝缘栅双极性晶体管模块的老化键合线定位方法

对实际工况中绝缘栅双极性晶体管(insulated gate bipolar transistor, IGBT)的可靠性监测是对电力系统安全运行的重要保证。然而,采用多芯片封装方式的IGBT模块因芯片位置分布导致模块整体热量分布不均问题。针对该问题,使用多芯片封装IGBT模块,建立其包含7层结构的有限元模型,通过有限元仿真结果分析得出,模块整体温度分布不均是由于各芯片传热路径交叉所导致的热阻耦合现象。在掌握热量分布规律的基础上,研究了IGBT模块内部芯片串、并联使用时某一芯片发生键合线老化后各芯片功率损耗的变化规律,并据此提出考虑热量分布不均的键合线老化故障芯片定位方法。仿真及试验结果表明：文中提出的多芯片封装IGBT模块热分布规律具有正确性,老化键合线定位方法具有可行性。     

Preparation and characterization of microcapsule containing epoxy resin and its self-healing performance of anticorrosion covering material

Microencapsulated healing agents that possess adequate strength, long shelf-life, and excellent bonding to the host material are required for self-healing materials. The in situ encapsulation method is demonstrated over an order of magnitude size reduction for the preparation of urea-formaldehyde (UF) capsules filled with a healing agent, a mixture epoxy resin of the epoxy 711 and E-51. Capsules with diameters as small as about 100 ??m are achieved under the agitation rate of 800 r min^?1. The capsules possess a uniform UF shell wall (4 ??m average thickness). By using the analysis of scanning electronic microscope (SEM), thermal analysis (TG-DTA) and FTIR, the characteristics of the microcapsules were investigated respectively. Successful self-healing has been demonstrated for anticorrosion covering materials with microcapsules.     

利用激光光测弹性法分析复合材料硬化成形条件对残留应力影响的评价

本研究应用激光光测弹性法,探讨了复合材料硬化成形条件(硬化温度、冷却时间、硬化时间对基体与增强纤维间界面近旁所发生残留应力的影响、并应用图像处理的方法、以提高测试结果的精度。测试结果表明,冷却时间和硬化时间对复合材料界面应力变化没有明显的影响;而硬化温度对复合材料界面应力变化有明显影响。     

环氧丙烯酸酯树脂的制备及其聚氨酯改性

采用丙烯酸对环氧树脂进行改性制备环氧丙烯酸酯,通过单因素实验考察催化剂种类对改性工艺条件的影响;设计正交实验探讨反应温度、催化剂用量及阻聚剂用量对改性工艺条件的影响。采用自制的聚氨酯预聚体对环氧丙烯酸酯进行改性研究,考察聚氨酯预聚体的添加及环氧树脂种类对复合材料性能的影响。研究结果表明:制备环氧丙烯酸酯的最佳反应条件为:以N,N-二甲基苯胺为催化剂,反应温度110℃,w(催化剂)=2%,w(阻聚剂)=0.1%;FT-IR表征说明得到目标产物。同时,聚氨酯进行改性明显改善材料的力学性能,聚氨酯预聚体(n(—NCO):n(—OH)=2:1)添加量为25%时,材料的抗压强度提高59.33%,抗拉剪切强度增加3.7倍,材料断面的SEM图表明改性后材料出现韧性材料特征。另外,由双酚F型环氧树脂制备的复合材料的性能明显优于由双酚A型环氧树脂制备的材料性能。     

双酚F环硫/环氧树脂/胺体系固化反应及其交联网络的研究

合成了双酚F环氧/环硫树脂，采用元素分析、红外光谱分析和核磁共振光谱分析确定了合成树脂的结构,对比研究了环硫基团/环氧基团为0/100、15/85和50/50（质量比）的双酚F环硫/环氧树脂与脂环胺DMDC固化剂体系的固化行为。通过差示扫描量热仪（DSC）、动态力学热分析仪（DMTA）等手段研究了固化剂配比对体系固化程度、固化物的模量和玻璃化转变温度的影响，结果显示：当环硫基团质量分数从0分别增加到15%和50%时，环硫/环氧树脂/胺体系不仅固化速度加快，且固化剂用量相应减少约15%和50%，说明胺基与环硫基团开环反应形成的—SH或—S-可作为固化剂进一步与环氧基团和环硫基团进行开环反应；另一方面，固化物的模量和玻璃化转变温度有所提高，说明环硫树脂固化物交联网络更密集，也证明了环硫/环氧树脂的固化反应行为与环氧树脂存在不同。     

耐高温碳纤维增强环氧树脂复合材料的制备

将二聚酸(dimer acid,DFA)改性缩水甘油胺类环氧树脂(4,4'-methylenebis(N,N-diglycidylaniline)/N,N,N',N'-tetraglycidyl-2,2-bis [4-(4-aminophenoxy) phenyl] propane,TGDDE/TGBAPP),并和其他...     

纳米材料/环氧复合涂层的耐蚀性能研究进展

结构保护法、保护层法、防护层材料法、电化学保护法和介质处理法等是金属防腐蚀的主要方法,在诸多缓蚀方法中,防护层材料法是一种经济高效且广泛使用的防腐方法。环氧树脂是一种高效的防护层材料,需经过常温固化或加热固化后使用。然而,其固化过程存在的微孔会弱化环氧涂层的耐蚀性。将纳米材料加入环氧树脂中形成环氧树脂复合涂层,可填补环氧涂层中的微孔,提升环氧涂层的防腐效率。首先,详细讨论了影响纳米材料/环氧复合涂层耐蚀性能的因素,探讨了纳米材料/环氧复合涂层的防腐机理。其次,简要介绍了用于环氧涂层的2种纳米材料（石墨烯和金属有机框架材料）,总结了石墨烯和金属有机框架材料的改性和修饰方法。最后,从树脂成分、填料成分、机理探究以及开发自愈合涂层等方面对纳米材料/环氧复合涂层应用存在的问题和发展前景进行了展望,提出纳米材料/环氧复合涂层是一种长期防护金属免受腐蚀的方法,未来应致力于研发用于环氧涂层的二维和三维材料。     

苯并噁嗪/环氧树脂基耐高温防火复合材料的制备与性能研究

采用无溶剂法合成了双酚A型苯并噁嗪树脂(BOZ),添加成碳剂后与环氧树脂共固化制备耐高温树脂基体,并用该树脂基体与玻璃纤维布制备了耐高温防火复合材料。表征了噁嗪树脂的结构以及噁嗪树脂与环氧树脂的固化特性,采用TG-DTA研究了固化体系的耐热性;对添加不同成碳剂的树脂基体及其复合材料在1000℃火焰中燃烧,研究了成碳剂对材料残碳率和碳层形貌的影响。结果表明,树脂基体分解放热峰的峰顶温度为670℃;当加入质量分数5%复配成碳剂时,树脂基体残碳率为68.83%;其玻璃纤维增强的复合材料在1000℃火焰中燃烧15min后残碳率为25.82%,碳层均匀附着在玻璃纤维表面,起到隔热和烧蚀作用,使复合材料具有良好的短效防火性。     

硅藻土负载环氧改性沥青混合料性能试验研究

针对沥青与环氧树脂相容性较差问题,利用大孔隙结构硅藻土负载环氧树脂,使得环氧树脂能够均匀分散到沥青中,制备出性能优异的硅藻土负载环氧改性沥青。对比测试了硅藻土负载环氧改性沥青和日本(TAF)环氧改性沥青在相同级配和试验条件下制成的环氧沥青混合料的相关路用性能试验。试验结果表明:硅藻土负载环氧改性沥青混合料具有优异的高温稳定性,与TAF混合料的高温稳定性基本相同。硅藻土负载环氧改性沥青混合料低温性能较差,低温抗弯拉强度较TAF混合料小近30%,最大弯拉应变与TAF混合料也有差距。硅藻土负载环氧改性沥青混合料具有较好的抗水损能力,浸水马歇尔残留稳定度值远大于普通沥青混合料,与TAF混合料相比差异不大。硅藻土负载环氧改性沥青混合料与TAF混合料的渗透系数相同,沥青种类对混合料排水性能影响不大;在排水性超薄沥青磨耗粘结层混合料配合比下,设计目标空隙率应不少于17%,如果在降雨量较大地区,可适当提高混合料目标空隙率。     

碳纤维用环氧树脂上胶剂的改性研究

在环氧树脂乳液中分别加入了3,3′-二甲基-4,4′-二氨基二环己基甲烷（DMDC）和7k型水溶性胺类固化剂，以提高碳纤维上胶剂的集束性。研究了固化剂用量、种类对上胶剂稳定性、集束性及复合材料界面粘接性能的影响。采用离心沉降法评价了上胶剂的稳定性，通过傅立叶红外光谱（FT-IR）和扫描电子显微镜（SEM）分析了上胶剂的化学结构和复合材料的破坏断口。结果显示，7k型水溶性固化剂可以提高环氧树脂乳液的稳定性，明显改善碳纤维的集束性，同时提高碳纤维与环氧648基体树脂间的界面粘接性能，使复合材料的层间剪切强度（ILSS）从77MPa提高到86.5MPa。     

修复-润滑双功能微胶囊/环氧树脂复合材料的摩擦学性能研究

以润滑剂（亚麻籽油、聚α烯烃或1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐）和修复剂（邻苯二甲酸二丁酯）为芯材,脲醛树脂为壳材,采用原位聚合法合成了双芯材微胶囊,将微胶囊填充在环氧树脂中得到固体自润滑复合材料;使用扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）、热重分析仪（TGA）对微胶囊进行了表征;使用摩擦磨损试验机、三维白光干涉仪、光学显微镜、扫描电子显微镜测试了微胶囊/环氧树脂复合材料的摩擦和修复性能。结果表明,微胶囊在整体上呈球形,结构完整,两种芯材均成功包覆;当加入质量分数为10%的微胶囊（芯材为亚麻籽油和邻苯二甲酸二丁酯）时,与环氧树脂相比,在摩擦试验测试1 200 s后自润滑复合材料的摩擦系数降低了约90%,在磨损试验测试2 h后其磨损体积减小约3个数量级（由10¹⁰ μm³减小到10⁷ μm³）;被划伤的复合材料经50℃加热1 h后,与加热前相比划痕变窄、变浅。以上结果表明,制备的双功能微胶囊/环氧树脂复合材料的耐摩擦磨损性能相对环氧树脂有所提高,同时具有良好的自修复特性,极大地提高了复合材料的综合使用性能。