面向工矿灯的高效热电隔离式散热器的设计及量产工艺研究(自重热管散热)——答辩.ppt

面向工矿灯的高效热电隔离式散热器的设计及量产工艺研究,刘君,2019/7/17,指导老师：吕卫文 吴懿平,专业 ：电子封装技术,目录,课题的优势和难点,选题来源和价值,1,2,设计方案及制造过程,实验结论及展望,4,3,选题来源和价值,Part 1,1.LED产业规模逐年变大,2.国内外政策普遍支持,3.LED光电转换效率很低,Part 2,本课题的亮点和难点,亮点：一体式自重式热管散热器 COT(Chip On Tube)技术,Q1.芯片与散热器的焊接问题 不能伤害芯片与硅胶荧光粉结构,Q2.工质的灌装和密封问题 保证一定的真空度,Part 3,一体式自重式热管散热器的设计方案和制造过程,本课题采用的热管散热器的基材：市面上最常见的工矿灯散热器,热管的工作介质,1.工作介质的种类：蒸馏水 2.热管的充液量：15%，1618ml 3.热管管壁的直径：=0.68mm 4.热管厚度:=1mm,1. 散热器的加工方案及加工过程,1.使用UG对这个散热器简历模型,2.加入通孔以灌注工质，直径14mm,散热器的加工方案及加工过程,3.设计一个凸台，便于焊接,4.散热器结构优化,5.工件加工过程,6.铝材小圆片的设计,2. 芯片的连接方案,要求 1.接触面接触良好，散热量好。 2.能够经受长期的热循环。 3.低温连接。温度控制在300摄氏度以下，瞬间 高温时间控制在5秒之内,可选方案： 1.冷焊：冷焊技术就是指焊接温度不高 堆焊型冷焊机 ：放电加热 焊接与修补 贴薄片修复型的冷焊机：放电加热 精细修补 焊接铜铝线冷焊机 ：加压 焊接 2.软钎焊 Sn-Bi 焊料：熔点139 无毒环保 成本低（Bi丰富）,2. 芯片的连接方案,芯片背部与散热器匹配的两个内嵌环,2. 芯片的连接方案,铝圆片的设计与焊接,3. 工质的灌装与密封,1.真空泵抽真空，再灌注工质（三通管实现） 2.冰冻法 3.沸腾排气法,工质灌装,1.此过程不允许有任何气体或其他杂质进入或漏入管内 2.不允许慢性漏气 3.其封口所得的密封结构必须能承受一定的压力,工质密封：机械压合,4. 气密性检测,方法很多，有水检法，流量检测法，直接压力检测法，红外检测法,迫于实验条件的限制我们采取最简单的水检查，又称气泡法检漏法。 将重力热管进行封口后，然后将重力热管放置在 90100热水的容器中，此时热管内外有一定的压差，若热管有漏缝，由于压差存在在水中会有形成气泡。若没有气泡出现则说明热管密封性良好，没有泄漏,Part 4,实验总结与研究展望,1.本文根据自重式热管的工作原理以及传热特性方面等特点，购置了如今市场上最流行的100W正白光LED工矿灯模组。拆解出了其中的传统铝太阳花实心散热器。,2.然后依据一体式自重式热管散热器的基本原理以及我们所购置的传统铝太阳花散热器的基本特点，设计了将这个100W正白光工矿灯模组中的实心铝太阳花散热器改造成一体式自重式热管散热器的完整设计方案。,3.然后我们根据散热器设计方案，并制定了自重式热管的加工工艺流程，按照工艺流程对散热器完成了散热器本体加工，芯片连接，工质灌装，热管封口等步骤。最后使用冒泡法初步检测自重式热管可以正常工作。,大功率工矿灯散热器未来研究展望：,实验总结与研究展望,（1）自重式热管制造工艺优化 管腔打磨清洗清洗， 机械泵抽真空，精确气密性检测等,（2）自重式热管的结构设计优化 采用更高气化潜热的产品，采用导热系数更高的铜材等,（3）COT（chip on tube）的技术的应用 将大功率芯片直接裸芯片贴装在热管上，这样可以大大减小介面热阻 提高LED的散热能力,（4）安全问题 目前 LED 工矿灯都没有考虑触电安全，因此在高绝缘性和耐