面向工礦燈的高效熱電隔離式散熱器的設(shè)計及量產(chǎn)工藝研究(自重?zé)峁苌?——答辯.ppt

面向工礦燈的高效熱電隔離式散熱器的設(shè)計及量產(chǎn)工藝研究,劉君,2019/7/17,指導(dǎo)老師：呂衛(wèi)文 吳懿平,專業(yè) ：電子封裝技術(shù),目錄,課題的優(yōu)勢和難點(diǎn),選題來源和價值,1,2,設(shè)計方案及制造過程,實(shí)驗(yàn)結(jié)論及展望,4,3,選題來源和價值,Part 1,1.LED產(chǎn)業(yè)規(guī)模逐年變大,2.國內(nèi)外政策普遍支持,3.LED光電轉(zhuǎn)換效率很低,Part 2,本課題的亮點(diǎn)和難點(diǎn),亮點(diǎn)：一體式自重式熱管散熱器 COT(Chip On Tube)技術(shù),Q1.芯片與散熱器的焊接問題 不能傷害芯片與硅膠熒光粉結(jié)構(gòu),Q2.工質(zhì)的灌裝和密封問題 保證一定的真空度,Part 3,一體式自重式熱管散熱器的設(shè)計方案和制造過程,本課題采用的熱管散熱器的基材：市面上最常見的工礦燈散熱器,熱管的工作介質(zhì),1.工作介質(zhì)的種類：蒸餾水 2.熱管的充液量：15%，1618ml 3.熱管管壁的直徑：=0.68mm 4.熱管厚度:=1mm,1. 散熱器的加工方案及加工過程,1.使用UG對這個散熱器簡歷模型,2.加入通孔以灌注工質(zhì)，直徑14mm,散熱器的加工方案及加工過程,3.設(shè)計一個凸臺，便于焊接,4.散熱器結(jié)構(gòu)優(yōu)化,5.工件加工過程,6.鋁材小圓片的設(shè)計,2. 芯片的連接方案,要求 1.接觸面接觸良好，散熱量好。 2.能夠經(jīng)受長期的熱循環(huán)。 3.低溫連接。溫度控制在300攝氏度以下，瞬間 高溫時間控制在5秒之內(nèi),可選方案： 1.冷焊：冷焊技術(shù)就是指焊接溫度不高 堆焊型冷焊機(jī) ：放電加熱 焊接與修補(bǔ) 貼薄片修復(fù)型的冷焊機(jī)：放電加熱 精細(xì)修補(bǔ) 焊接銅鋁線冷焊機(jī) ：加壓 焊接 2.軟釬焊 Sn-Bi 焊料：熔點(diǎn)139 無毒環(huán)保 成本低（Bi豐富）,2. 芯片的連接方案,芯片背部與散熱器匹配的兩個內(nèi)嵌環(huán),2. 芯片的連接方案,鋁圓片的設(shè)計與焊接,3. 工質(zhì)的灌裝與密封,1.真空泵抽真空，再灌注工質(zhì)（三通管實(shí)現(xiàn)） 2.冰凍法 3.沸騰排氣法,工質(zhì)灌裝,1.此過程不允許有任何氣體或其他雜質(zhì)進(jìn)入或漏入管內(nèi) 2.不允許慢性漏氣 3.其封口所得的密封結(jié)構(gòu)必須能承受一定的壓力,工質(zhì)密封：機(jī)械壓合,4. 氣密性檢測,方法很多，有水檢法，流量檢測法，直接壓力檢測法，紅外檢測法,迫于實(shí)驗(yàn)條件的限制我們采取最簡單的水檢查，又稱氣泡法檢漏法。 將重力熱管進(jìn)行封口后，然后將重力熱管放置在 90100熱水的容器中，此時熱管內(nèi)外有一定的壓差，若熱管有漏縫，由于壓差存在在水中會有形成氣泡。若沒有氣泡出現(xiàn)則說明熱管密封性良好，沒有泄漏,Part 4,實(shí)驗(yàn)總結(jié)與研究展望,1.本文根據(jù)自重式熱管的工作原理以及傳熱特性方面等特點(diǎn)，購置了如今市場上最流行的100W正白光LED工礦燈模組。拆解出了其中的傳統(tǒng)鋁太陽花實(shí)心散熱器。,2.然后依據(jù)一體式自重式熱管散熱器的基本原理以及我們所購置的傳統(tǒng)鋁太陽花散熱器的基本特點(diǎn)，設(shè)計了將這個100W正白光工礦燈模組中的實(shí)心鋁太陽花散熱器改造成一體式自重式熱管散熱器的完整設(shè)計方案。,3.然后我們根據(jù)散熱器設(shè)計方案，并制定了自重式熱管的加工工藝流程，按照工藝流程對散熱器完成了散熱器本體加工，芯片連接，工質(zhì)灌裝，熱管封口等步驟。最后使用冒泡法初步檢測自重式熱管可以正常工作。,大功率工礦燈散熱器未來研究展望：,實(shí)驗(yàn)總結(jié)與研究展望,（1）自重式熱管制造工藝優(yōu)化 管腔打磨清洗清洗， 機(jī)械泵抽真空，精確氣密性檢測等,（2）自重式熱管的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化 采用更高氣化潛熱的產(chǎn)品，采用導(dǎo)熱系數(shù)更高的銅材等,（3）COT（chip on tube）的技術(shù)的應(yīng)用 將大功率芯片直接裸芯片貼裝在熱管上，這樣可以大大減小介面熱阻 提高LED的散熱能力,（4）安全問題 目前 LED 工礦燈都沒有考慮觸電安全，因此在高絕緣性和耐