氮化铝基板嵌入式微流道设计及激光刻蚀研究

氮化铝(AlN)高温共烧陶瓷(HTCC)基板具有热导率高、热稳定性好等优点,在氮化铝基板中嵌入微流道可以大幅提高散热能力并减小封装厚度,但小尺寸、硬脆性氮化铝微流道精密加工难度较高。基于某阵列功率器件的散热需求,开展了氮化铝嵌入式微流道设计研究;为解决氮化铝陶瓷基板微流道加工难题,开展激光刻蚀氮化铝陶瓷工艺研究,探索氮化铝陶瓷基板的线刻蚀阈值及激光参数对线刻蚀槽尺寸和形貌的影响规律,并提出了激光与化学铣切的复合加工方法。实验结果表明:线刻蚀中激光刻蚀的功率阈值与扫描速度成正相关;随着激光功率的增大,线刻蚀槽宽度将大于光斑直径,会造成过度加工;激光与化学铣切复合加工得到的微流道结构尺寸精度误差均小于50μm,表面粗糙度可以达到5.6μm。

大脉宽微波功率组件瞬态热阻的新型计算方法

微波功率组件通常在脉冲条件下工作,当脉宽时间超过芯片响应时间时,传统基于线性叠加原理的瞬态热阻计算方法将导致结果显著偏小。根据微波功率组件脉冲均一重复的特征,结合组件瞬态升温曲线,文中提出了一种求解隐式方程的新型瞬态热阻计算方法。对比发现,在所有脉宽范围内新方法的计算精度均高于传统方法,尤其在大脉宽条件下更明显。该方法适用性广,可用于其它脉冲式工作电子设备(如激光器、电源等)的瞬态热阻计算。

量子点白光LED中内嵌式导热支架的应用

量子点白光LED中的量子点在工作温度过高时会发生热淬灭。为了降低量子点白光LED的工作温度,本文提出了一种新型的LED封装方式,即在量子点所在的发光层中加入内嵌式导热支架,从而增强发光层的散热能力。针对本文设计的内嵌导热支架的量子点白光LED(量子点薄膜支架白光LED),分别应用热学数值模拟和光学数值模拟进行了热学性能和光学性能的评估。热学模拟结果表明量子点薄膜支架白光LED的最大工作温度比传统的量子点白光LED的最大工作温度约降低50℃;光学模拟表明该新型封装结构对LED的空间光度分布的影响较小。本文将内嵌式导热支架应用于量子点白光LED中,极大地降低了LED的最大工作温度,并基本保持了其优良的空间光度分布。

金属材料增强的石蜡储热性能研究

本文主要通过实验对比研究铝翅片和泡沫金属铜对石蜡的储热性能和储热密度的综合影响,分别测试封装纯石蜡、封装石蜡的同时加装平行铝翅片、将石蜡填充到泡沫金属铜空隙三组散热器的热源温度上升曲线。实验得出:加装铝翅片和填充泡沫金属铜能使热源与石蜡的平均温差分别降低76%和18%,同时使储热阶段热源的平均温度分别降低22.2℃和9.5℃,因此加装铝翅片增强石蜡储热性能强于填充泡沫金属铜。加装铝翅片和填充泡沫金属铜导致整体储热密度分别减少40.3%和4.2%,从储热密度方面考虑泡沫金属铜明显优于铝翅片。因此我们需要综合考虑储热性能和储热密度的影响选择最合适的增强石蜡储热的方式。

磁性颗粒在磁场作用下的运动特性研究

热超材料自提出以来就备受关注,但受限于材料热导率的局部调控,人工制备存在困难。磁场偏转颗粒结合3D打印是一种新型的三维热超材料制备手段,但需要进一步完善磁场偏转颗粒理论。本文在磁性颗粒运动模型的基础上引入二面角,使其能预测颗粒的偏转时间。随后采用显微镜观测的方法验证改进模型的准确性,测试结果与理论结果吻合较好。研究发现:颗粒偏转时间随着磁场强度变大,胶体黏度变小而变短,但与磁场频率是非线性关系。