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高功率LED開發之CFD模擬散熱解決方案

作者: 時間:2011-11-19 來源:網絡 收藏
TIM協助

本文引用地址:http://cqxgywz.com/article/178374.htm

  TIM在幫助封裝時,將熱能傳導到電路板或片上扮演相當重要的角色,在圖2中,TIM 1位于封裝與基體間,使用不同的熱傳導值以及不同的BLT來進行

  由圖5中可看出,帶片基體Moonstone封裝的接口厚度越厚,接口熱阻受到TIM 1材料熱傳導能力的影響就越明顯,圖中顯示,當接口厚度提高時,熱阻的增加會更容易受到熱傳導能力的影響,不過不同熱傳導值、接口厚度間的影響并不明顯。

  

  圖5 TIM對熱阻RJA的影響。

  兩個實體表面間的空氣間隙會降低熱傳導能力,TIM則可用來將兩個相鄰實體表面黏合并提高LED散熱塊(發熱源)與金屬核心PCB/FR4 PCB(散熱片)間的接觸面積,因此能夠降低這個連接面的溫度差。

  圖6中的RJA預估值為TIM 1接觸面質量對散熱效能影響的數值研究結果,其中假設唯一的空隙點位于整體體積的中心區域。

  

  圖6 TIM 1接觸面積百分比大小對RJA的影響。

  RJA最高大約增加2%,同時只在接觸面積區域為85%時會發生,此代表夾在TIM 1內部的空隙可高達15%,而不會造成明顯的散熱效能影響,不過,由于模型的一些假設條件,這個預估結果的誤差率有可能達到20%,因此須進行其他實驗來驗證這個數據。

  表3列出TIM材料的特性以及可用性,這些TIM材料在市場相當普遍,各有其優劣勢。

  

  提高散熱效能方案紛出爐

  除了使用TIM材料來強化散熱效能外,尚有一些可用來改善散熱能力設計的方法,包括散熱片的尺寸、表面結構以及面向的安排;采用系統機殼氣流路徑設計加強自然對流冷卻;以及使用主動式冷卻系統,如風扇或導熱管來移除熱空氣,并協助自然對流冷卻。

  這個研究展現出的模型建立技術如何應用,以帶散熱片的LED星形封裝,結果清楚地顯示,仿真模型可提供相當符合實際測量的結果,由此可知,是協助設計工程師將高LED導入實際應用的良好工具,同時它的誤差百分比也在工業應用可接受的范圍內。

  此外,熱阻的增加較易受到接觸面積的影響,接口厚度增加帶來的TIM材質熱傳導能力則較不明顯,而TIM 1內部高達15%的空隙為可接受的范圍,同時不會造成明顯的散熱效能影響。


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