大功率LED散熱用導(dǎo)熱硅脂的制備與性能研究.pdf

1、LED(Light Emitting Diode)作為一種優(yōu)秀的半導(dǎo)體光電器件，以其體積小、耗電量低、使用壽命長(zhǎng)、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，有望在未來的10～20年內(nèi)成為新一代理想的固態(tài)節(jié)能照明光源。隨著LED向高光強(qiáng)、高功率發(fā)展，其散熱問題日漸突出，嚴(yán)重影響了LED的光輸出特性和器件的壽命，已成為大功率LED封裝必須解決的關(guān)鍵問題。
　　本文針對(duì)LED的散熱問題，選擇研究了可應(yīng)用于大功率LED的導(dǎo)熱硅脂。在闡述硅脂的導(dǎo)熱機(jī)理和表面活性劑作用的

2、基礎(chǔ)上，制備了硬脂酸表面處理的Al、AlN導(dǎo)熱硅脂、不同填料的導(dǎo)熱硅脂(包括石墨、SiC、Cu、Al、Al)、不同粒徑的導(dǎo)熱硅脂以及二元混合填充導(dǎo)熱硅脂；分析了硬脂酸處理、填充比例、填料類型、粒徑大小等因素對(duì)單組份硅脂以及主填充填料、增強(qiáng)填料對(duì)二元混合填充導(dǎo)熱硅脂熱導(dǎo)率的影響；并將所制備的導(dǎo)熱硅脂用于1W、3W、5WLED燈珠和8WLED路燈，考察了其散熱性能；最后，應(yīng)用COMSOL Multiphysic多物理場(chǎng)仿真軟件對(duì)LED溫度場(chǎng)

3、進(jìn)行了初步模擬。論文取得的主要研究結(jié)果如下：
　?、儆仓岜砻嫣幚磉m用于Al、AlN硅脂填料，能在填料表面形成一層有機(jī)包覆層，有利于提高導(dǎo)熱硅脂熱導(dǎo)率；而此表面處理技術(shù)不適于石墨、SiC、Cu等微粒。
　　②要制備熱導(dǎo)率較高的導(dǎo)熱硅脂，填料填充比例應(yīng)控制在0.55-0.60；填充比例在0.60時(shí)，經(jīng)過硬脂酸處理的Al導(dǎo)熱硅脂熱導(dǎo)率最高，為6.44W/(mK)；填充比例為0.55時(shí)，經(jīng)過硬脂酸處理的AlN導(dǎo)熱硅脂達(dá)到3.80W

4、/(mK)；
　　③不同粒徑的Al導(dǎo)熱硅脂熱導(dǎo)率與粒徑的關(guān)系表明：填料粒徑對(duì)熱導(dǎo)率影響較大，當(dāng)粒徑為20μm時(shí)，熱導(dǎo)率最高；
　?、芏旌蠈?dǎo)熱硅脂中，以Ag微粒作為第二填料制備的導(dǎo)熱硅脂具有較高熱導(dǎo)率。Ag/AlN混充時(shí)，熱導(dǎo)率最高，為5.49W/(mK)，同時(shí)，納米粒子由于粒徑太小，增加了填料與基底之間熱阻，不適于制備導(dǎo)熱硅脂。
　?、輰⒅苽涞膶?dǎo)熱硅脂用于1W、3W、5WLED燈珠和8WLED路燈，實(shí)際散熱結(jié)果表明