高出光品质LED封装:现状及进展

发光二极管(light-emitting diode,LED)具有电光转换效率高、节能环保、体积小等优点,被誉为21世纪绿色照明光源.随着LED在越来越多的照明场合的应用推广和人们对于光源质量的要求的提高,LED出光品质越来越被重视.评价LED出光品质的指标主要有效率、空间颜色均匀性和显色指数,这些参数和LED封装密切相关.LED封装是将芯片和其他封装材料集成在一起形成最终的照明产品,起着机械保护、外部信号和电连接、散热和光学参数调控等关键性功能.本文从封装的角度,对LED的效率、空间颜色均匀性和显色指数的调控技术进行了系统阐述.具体到封装中的关键技术,主要包含以下3方面:(1)热设计.LED在工作过程中约有60%的输入电能被转化为热量,如果产生的热量不能及时有效地散到环境中,将会造成LED的温度急剧升高,导致LED的效率下降并带来可靠性问题.(2)光学设计.LED的光从芯片有源层中通过电子-空穴复合的方式产生后,在经过芯片、荧光粉、封装胶和透镜等材料后,由于散射和折射等作用,光的传播方向和路径会发生改变.此外由于吸收作用,部分的光被吸收并转换成热量.因此通过光学设计不仅可以调控LED光源能量分布,还可以减少光在封装材料中的吸收从而提高光效.(3)荧光粉涂覆.相比于多色发光LED芯片组合获得期望出光品质LED的封装形式,将单色或者多色荧光粉涂覆在单色LED芯片上的封装形式具有更强的相关色温可调性和工艺灵活性而被广泛应用于LED工业生产中.对于荧光粉结合芯片的白光LED封装形式,荧光粉涂覆起着调控空间颜色均匀性和显色指数的关键作用.     

GaN外延MOCVD设备反应室温度场的有限元分析及均匀性优化

首先采用有限元分析法对自主设计的感应加热MOCVD反应室的电磁场分布进行了数值模拟,得到了反应室内磁场强度的分布和石墨基座焦耳热的分布.然后以石墨基座焦耳热分布作为温度模拟的载荷,基于热传导和热辐射模型,模拟得到了MOCVD反应室和石墨基座的温度分布.为了提高石墨基座表面温度分布的均匀性,通过将常规的石墨基座同心放置调整为偏心放置,有效地改善了温度分布均匀性,同时提高了感应加热的效率.     

世界研究开发动态与评论

新传感器技术带来新机遇新的传感器技术正在将检测变量变为现实,而在最近之前探测变量还十分困难和昂贵。这一领域的专家确信,未来几年将会有三种技术产生革新:纳米传感器,无线传感器,以及3D视觉传感器。小型传感器并不新鲜;微机电系统(MEMS)压力传感器,加速测量感应器,旋度感应器,都已经应用了很多年;大多数轿车的充气袋就是由MEMS加速度感应器触发的。然而现在,基于纳米技术的化学传感器显示出巨大的潜力。一个例子是来自Nanomix公司的纳米技术传感器阵列,CEODavid Macdonald说,可以构成普适的检测平台能够对广泛的物质进行检测,同…     

压力传感器的硅玻静电键合

针对MEMS压力传感器封装关键技术,从结构仿真和工艺参数等方面研究了一款压力传感器的硅玻静电键合问题,旨在减小封接对压力传感器芯片输出性能的影响。设计并制作键合装置,进而完成实验,最终优化键合温度,电压等参数值,验证最佳温度350~C,理想电压范围500～900V。     

电液动力微泵的制作及实验研究

提出一种基于MEMS加工技术的新型电液动力微泵,介绍了电液动力微泵的工作机理和分类;从材料的选取,微电极的优化设计及电液动力微泵的封装工艺几方面介绍了电液动力微泵的制作过程;进行了针对不同工作流体和微通道尺寸的电液动力微泵的静压力实验和流动试验.实验结果表明:当施加90V驱动电压时,微泵最高能得到268Pa的静压头,微泵驱动流体的最大流速可以达到106μL/min;本文分析了微泵与热管相结合解决大功率电子芯片的散热问题前景,微泵所驱动的液体在热管的蒸发段完全气化,可实现的最大散热能力可达到87W/cm2.     

适用于编码超材料的低启动电压高隔离MEMS射频开关

电磁编码超材料利用可调控器件如二极管、微机电(micro-electro-mechanical system, MEMS)开关、液晶材料等可实现对空间电磁波的操控,在智能通信、雷达、无线电能传输等方面具有重要的应用价值.然而,目前主流的PIN (positive-intrinsic-negative)二极管、MEMS开关等调控器件,存在寄生电容大、非线性效应严重、电压控制复杂等缺点,限制了电磁编码超材料的广泛应用.文中首先分析了单悬臂梁MEMS开关启动电压和端口隔离度的矛盾问题.进一步,提出了双悬臂梁MEMS射频开关设计,其由两个悬臂梁串联而成.通过减少悬臂梁与驱动电极的间隙距离,可将启动电压降低至5 V以兼容常用的TTL (transistor-transistor logic)输出电平,降低了电压控制电路的复杂度.由于采用双臂串联的方式,隔离度得以保证,在全频段内达到20 dB以上.所提MEMS开关的机电性能经过COMSOL软件仿真,验证了可行性.随后的电磁仿真结果表明,双悬臂梁MEMS结构在电极间隙为1.5μm时的隔离性能优于间隙为2.5μm的单悬梁臂MEMS开关.最后将所设计的...     

局部热载荷诱导热障涂层界面分层断裂问题

以激光辐照对热障涂层面层进行局部加热, 模拟超燃冲压发动机燃烧室热障涂层服役的高热流、高温度梯度载荷环境, 研究热障涂层的可能破坏模式. 首先给出了YAG 激光局部加热试验方法、过程和界面破坏的典型形貌; 然后, 基于理论分析与有限元模型化研究, 计算了表面局部受热时热障涂层体系的温度场、变形场和应力场, 分析了热障涂层破坏的力学机制. 研究结果表明, 在这种局部迅速加热的载荷条件下, 热障涂层将由于陶瓷层-粘接层的界面分层断裂而失效. 参数化模型研究发现热障涂层体系的关键结构参量、性能匹配对界面分层断裂驱动力具有显著影响且存在优化区间.     

环形旋转冲击射流热流特性的实验研究

实验研究了由导向叶片引起的环形旋转冲击射流的流动与传热特性,并与传统环形冲击射流进行了比较.采用粒子图像测速法观察了不同冲击距离下两种射流的出口流动结构;测量并对比了两种射流在均匀加热冲击靶板上的局部压力及传热分布.对于环形冲击射流,所测得的流动结构、壁面压力及传热分布与公开数据一致;在足够大的冲击距离下,该射流显示出类似于单个圆管冲击射流的特征.对于环形旋转冲击射流,在中小冲击距离下,局部压力和传热系数在冲击靶板上的分布与传统环形冲击射流相比更不均匀,但总体传热性能更好,这是由于漩涡在导向叶片下游脱落、对流所致;在较大的冲击距离下,环形旋转射流未显示出类似于单个圆管冲击射流的特征,且由于高动量耗损,其传热性能低于传统环形射流.     

考虑尺度效应的微平板声振耦合特性研究

长宽厚均处于微米级的微平板结构广泛存在于微机电系统(MEMS)中,开展其声振耦合特性研究对于MEMS在声激励下的稳定性研究以及微型声传感器的性能研究具有重要意义.针对声压激励下的四边简支微平板结构,基于Cosserat理论与Hamilton变分原理建立了考虑尺度效应的结构声振耦合理论模型,并结合流固耦合条件求解了声振耦合系统控制方程.基于理论模型开展数值计算,系统研究了尺度效应对微平板结构声振耦合性能的影响,具体讨论了不同尺度效应下板厚度、板长宽等关键系统参数对微平板声振耦合特性的影响,为MEMS中微平板结构的工程优化设计提供了理论参考.     

微三角形槽道内非均匀定热流加热下的滑移流动换热

针对微三角形槽道, 利用正交函数法求解了滑移流区内带温度跳跃边界条件的能量方程, 理论分析了多种不同非均匀定热流密度加热条件下不可压缩气体在微三角形槽道内热充分发展滑移流动的换热特性, 获得了相应的温度分布及平均Nusselt数的计算式. 讨论了Knudsen数、微槽高宽比及不同加热边界条件对平均Nusselt数的影响. 计算结果表明: 正交函数法适用于微三角形槽道内滑移流动换热特性的分析计算; 在滑移流区, 微三角形槽道内的平均Nusselt数随Kn数的增加而减小, 但减小的幅度随微槽的高宽比和加热边界条件的不同而不同. 对微正三角形槽道而言, 相比单独底边加热条件, 两斜边加热条件下的换热性能在小Kn数时下降较缓, 在大Kn数时下降较大. 最后得到了非均匀加热边界条件下微正三角形槽道内平均Nusselt数的计算关联式.     

嫦娥五号探测器地面试验验证技术

嫦娥五号探测器月球无人采样返回任务的复杂性和特殊性对探测器地面试验验证工作提出了很高的要求,试验需求覆盖大系统级、系统级、分系统级、组件级等多个层级,必须针对采样封装、月面起飞、月球轨道交会对接与样品转移、高速再入返回等关键过程进行地面试验验证,试验项目多,试验难度大.在分析了嫦娥五号探测器地面试验验证的特点、各层级试...     

基于STM32F103和M33的家居安防监视系统的硬件设计与实现

详细介绍了一种家居安防监视系统的硬件设计.该系统使用主控芯片STM32F103和模块M33,实现了图像采集和处理、GSM/GPRS通讯、短距离无线通讯、人机交互信息显示、红外感应、外部电源和内部锂电池供电等功能.实际运行表明,该系统具有可靠性好、功能强、成本低、安装和使用方便的特点,满足了人们对家居安防产品的要求.     

表面催化特性对火星进入气固耦合热效应的影响研究

高超声速进入火星大气层过程特殊且复杂的高温真实气体效应及气固界面热化学作用给火星进入器耦合气动热环境的精准预测带来巨大挑战.针对火星进入气固耦合问题,建立非平衡气动热环境和结构热响应的耦合计算方法,开展进入器防热大底高超声速非平衡气动加热和结构传热的耦合计算分析,获得了典型弹道点上气固界面非平衡热化学作用对耦合加热的影响规律.耦合分析表明,壁温梯度所致的对流热流和组分扩散热流均对高超声速非平衡气动加热有较大影响;当前耦合计算状态下组分扩散热流占总热流的主要部分,尤其CO2部分影响最大;所计算的热防护系统能够有效阻止气动热向舱内传递,防隔热性能良好,表面热流与辐射散热可快速趋于局部热辐射平衡,可采用辐射平衡壁面条件解耦模拟气动热环境;完全非催化/完全催化壁面热流随耦合时间逐渐降低,但有限速率催化热流因界面非平衡热化学效应而先增后降;壁面热流与壁温的线性度因界面非平衡热化学所致扩散热流的引入而减弱.     

微纳机电系统(MEMS/NEMS)前沿

微纳机电系统(MEMS/NEMS)将处理热、光、磁、化学、生物等结构和器件通过微电子工艺及其他一些微加工工艺制作到芯片上,并通过与电路以及相互之间的集成来构筑复杂的微型系统.由于微纳机电系统具有高度的交叉性与渗透性,而使其研究和发展呈现出多样性.本文立足于微纳机电系统与集成电路的交叉,侧重讨论微纳机电系统与CMOS集成电路的集成、微纳机电系统技术与纳米技术的融合,以及与现代生物技术的交叉,就一些典型的器件与工艺,介绍一些前沿发展和趋势.     

器官芯片的制备及生物医学工程应用

器官芯片是在体外构建疾病(或正常)模型的一种新兴技术,近几年受到科研工作者和医务人员的广泛关注.相比构建模型的传统方法,具有便携性、高通量、可模拟在体微环境等优势,在研究疾病的发病机理、筛选药物等方面有着广阔的应用前景.本文介绍了器官芯片的发展历程,综述了器官芯片的主要结构及材料,通过分析现有器官芯片的结构,认为高度集...     

基于JASMIN框架的快速多极子并行解法器

快速多极子方法将N体问题的计算复杂度从O(N2)降到O(NlogN)或O(N),已应用于电磁散射和位错动力学等领域.在将快速多极子方法分离为共性和个性两部分后,设计了可供多个领域应用程序共享使用的快速多极子并行解法器,并在JASMIN框架内实现.该解法器封装共性部分,提供抽象接口支持用户按串行方式实现个性部分.共性部分包括多个网格层的分布存储、层间和层内数据通信以及组织计算等.个性部分包括与应用紧密相关的多极展开和局部展开以及转移算子等.该解法器已应用于两个领域的并行程序.数值模拟测试表明,它在1024个处理器上的并行效率可达到80%以上.     

电子封装热应力数值分析

针对目前电子封装的封装密度越来越高、封装厚度越来越薄、封装体在基板上所占面积越来越大,发热引起的失效越来越严重等问题,以晶体管瞬态热应力分析为例,建立热力耦合力学模型.利用ansys研究电子封装热失效问题,得到温度场、应力场和变彤场的分布规律.温度和应力的主要规律包括两点,一是温度和应力都在角点处变化明显,应力比较集中.温度从上到下逐层变化,逐渐减小,并且层与层之间温度变化不大,模型中间部分温度层厚度几乎相同,下半部分同一温度层有规律的变化.二是当温度较高时,在受约束面上和角点处应力值较大,并且在模型的角点和中部出现应力集中现象.     

IGBT 模块故障机理及其预报方法综述

以IGBT模块的内部结构和材料特性为基础,研究了焊料层疲劳、铝键接线断裂或剥离、DCB基片失效等封装级故障产生机理;分析栅氧化层击穿、电过应力、辐射失效等器件级故障的产生机理;最后,分别给出了两大类故障的预报方法。     

圆筒直线感应电机研究综述

圆筒型直线感应电动机与普通电动机的区别在于圆筒型直线电动机存在纵向端部效应.在这篇文章中,简要介绍圆筒直线感应电机的发展与结构后,分析了国内外直线电机特别是圆筒直线电机的研究现状,根据分析得出圆筒直线感应电机需要进一步研究的方向.     

均匀三角多项式B样条曲线

在空间Ω =span(sint, cost, t^k-3,t^k-4,...t, 1) k≥3)上定义了一类均匀样条曲线——k阶三角多项式B样条曲线, 它具有许多与均匀B样条相类似的性质. 给出了三角多项式B样条曲线的离散公式. 由于这类曲线无需有理形式, 既可表示多项式曲线又可表示三角函数曲线, 因此可应用于CAD/CAM领域作为几何造型的一种新的有效模型. 关键词 C-曲线 均匀B样条 C-B样条 三角多项式B样条