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企业新闻
西安发光字制作发光字散热疑问不处理有哪些副作用
发布日期:2013-05-04

假使不处理发光字散热疑问,而让发光字的热无法排解,进而使发光字的工作温度上升,如此会有啥影响吗?关于西安发光字制作最主要的影响有二:(1)发光亮度削弱、(2)运用寿数衰减。举例而言,当发光字的p-n接面温度(Junction Temperature)为25℃(典型工作温度)时亮度为100,而温度升高至75℃时亮度就减至80,到125℃剩60,到175℃时只剩40。很明显的,接面温度与发光亮度是呈反比线性的联系,温度愈升高,发光字亮度就愈转暗。
  温度对亮度的影响是线性,但对寿数的影响就呈指数性,一样以接面温度为准,若一向保持在50℃以下运用则发光字有近20,000小时的寿数,75℃则只剩10,000小时,100℃剩5,000小时,125℃剩2,000小时,150℃剩1,000小时。温度光从50℃变成2倍的100℃,运用寿数就从20,000小时缩成1/4倍的5,000小时,损伤极大。
裸晶层:光热一体双面的发散源头:p-n接面
  关于西安发光字制作的散热咱们一样从最中心处逐层向外评论,一起头也是在p-n接面有些,处理方案一样是将电能尽可能转化成光能,而少转化成热能,也便是光能晋升,热能就下降,以此来下降发热。若是更进一步评论,电光变换功率便是内部量子化功率(Internal Quantum Efficiency;IQE),今天一般来说都已有70%~90%的水平,真实的症结在于外部量子化功率(External Quantum Efficiency;EQE)的失落。以Lumi发光字s Lighting公司的Luxeon系列发光字为例,Tj接面温度为25℃,顺向驱动电流为350mA,如此以InGaN而言,跟着波长(光色)的不一样,其功率约在5%~27%之间,波长愈高功率愈低(草绿色仅5%,蓝色则可至27%),而AlInGaP方面也是随波长而有改动,但却是波长愈高功率愈高,功率大体从8%~40%(淡黄色为低,橘红)。
  从Lumi发光字的横切面能够得知,硅封胶固定住发光字裸晶与裸晶上的荧光质(若有用上荧光质的话),然后封胶之上才有透镜,而裸晶下方用焊接(或导热膏)与硅子镶嵌芯片(SILICON Sub-mount Chip)衔接,此芯片也可强化ESD静电防护性,往下再衔接散热块,有些发光字也直接裸晶底部与散热块相连。
  Lumi发光字的裸晶实施覆晶镶嵌法,因而其蓝宝石基板变成在上端,一起还参加一层银质作为光反射层,进而添加光取出量,此外也在Silicon Submount内制出两个基纳二极管(Zener Diode),使发光字取得稳压作用,使运作体现更安稳。由于添加光取出率(Extraction Efficiency,也称:汲光功率、光取功率)也就等于削减热发散率,等于是一个课题的双面。
  如安在裸晶层面添加散热性,改动原料与几许布局再次成为必要的手法,关于此当前最常用的两种方法是:1.换替基板(Substrate,也称:底板、衬底,有些当地也称为:Carrier)的资料。2.经裸晶改采覆晶(FLIP-CHIP,也称:倒晶)方法镶嵌(mount)。先说明基板有些,基板的资料并不是说换就能换,有必要能与裸晶资料相匹配才行,现有AlGaInP常用的基板资料为GaAs、Si,InGaN则为SiC、Sapphire(并运用AlN做为缓冲层)。
  为了强化发光字的散热,曩昔的FR4打印电路板已不足敷衍,因而提出了内具金属中心的打印电路板,称为MCPCB,运用更底部的铝或铜等热传导性较佳的金属来加快散热,不过也因绝缘层的特性使其热传导遭到若干约束。对光而言,基板不是要够通明使其不会阻止光,便是在发光层与基板之间再参加一个反光性的资料层,以此防止「光能」被基板所阻止、吸收,构成糟蹋,例如GaAs基板便是不透光,因而再参加一个DBR(Distributed Bragg Reflector)反射层来进行反光。而Sapphire基板则是可直接反光,或通明的GaP基板能够透光。除此之外,基板资料也有必要具有杰出的热传导性,担任将裸晶所释放出的热,敏捷导到更基层的散热块(Heat Slug)上,不过基板与散热块间也有必要运用热传导杰出的介接物,如焊料或导热膏。一起裸晶上方的环氧树脂或硅树脂(便是指:封胶层)等也有必要有必定的耐热才能,好因应从p-n接面开端,传导到裸晶外表的温度。除了强化基板外,另一种作法是覆晶式镶嵌,将曩昔坐落上方的裸晶电极转至下方,电极直接与更底部的线箔连通,如此热也能更快传导至下方,此种散热法不只用在发光字上,西安发光字制作高热的CPU、GPU也早就实施此道来加快散热。
  将热导到更基层后,就曩昔而言是直接运用铜箔打印电路板(Printed CIRCUIT Board;PCB)来散热,也便是最常见的FR4打印电路基板,但是跟着发光字的发热愈来愈高,FR4打印电路基板已逐步难以消受,理由是其热传导率不行(仅0.36W/m.K)。
  为了改进电路板层面的散热,因而提出了所谓的金属中心的打印电路板(l Core PCB;MCPCB),便是将原有的打印电路板附贴在别的一种热传导作用非常好的金属上(如:铝、铜),以此来强化散热作用,而这片金属位在打印电路板内,所以才称为「l Core」,MCPCB的热传导功率就高于传统FR4 PCB,达1W/m.K~2.2W/m.K。
  不过,MCPCB也有些约束,在电路系统运作时不能超越140℃,这个主要是来自介电层(Dielectric Layer,也称INSULATED Layer,绝缘层)的特性约束,此外在制作过程中也不得超越250℃;300℃,这在过锡炉时前有必要事前知道。
  MCPCB尽管比FR4 PCB散热作用佳,但MCPCB的介电层却没有太好的热传导率,大体与FR4 PCB一样,仅0.3W/m.K,成为散热块与金属中心板间的传导瓶颈。为了改进此一景象,有业者提出了IMS(Insulated l Substrate,绝缘金属基板)的改进法,将高分子绝缘层及铜箔电路以环氧方法直接与铝、铜板接合,然后再将发光字装备在绝缘基板上,此绝缘基板的热传导率就比较高,达1.1;2W/m.K,比之前高出3;7倍的传导功率。更进一步的,若绝缘层照旧被认为是导热性欠安,也有直接让发光字底部的散热块,透过在打印电路板上的穿孔(Through Hole)作法,使其直接与中心金属触摸,以此加快散热。此作法很耐人寻味,由于曩昔的打印电路板不是为插件组件焊接而凿,便是为线路绕径而凿,如今却是为散热描绘而凿。
  西安发光字制作除了MCPCB、MCPCB+IMS法之外,也有人提出用陶瓷基板(Ceramic Substrate),或者是所谓的直接铜接合基板(Direct Copper Bonded Substrate,简称:DBC),或是金属复合资料基板。无论是陶瓷基板或直接铜接合基板都有24~170W/m.K的高传导率,其间直接铜接合基板更答应制程温度、运作温度达800℃以上,不过这些技能都有待更进一步的老练调查

 

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