平板散热器快速设计法

电子设备的大功率半导体器件需要装在面积足够大的金属板上进行散热,以免器件因结温超过最大允许值而烧坏。本文介绍的设计方法只需通过简单计算和查表,即可求出所需平板散热器的面积。像导体的电阻对于流过它的电流具有限制作用一样,介质的热阻对于流过它的热量也具有限制作用。热阻是以℃/W为单位来计量的,热阻愈大则导热性能愈差。半导体器件在工作中产生的热量是从半导体结开始,通过器件外壳和散热器传送到周围环境的。在此传热路径中,它要经过三种热阻:一是半导体     

功率器件的散热计算及散热器选择

目前的电子产品主要采用贴片式封装器件,但大功率器件及一些功率模块仍然有不少用穿孔式封装,这主要是可方便地安装在散热器上,便于散热。进行大功率器件及功率模块的散热计算,其目的是在确定的散热条件下选择合适的散热器,以保证器件或模块安全、可靠地工作。     

大功率半导体器件用散热器风冷热阻计算

大功率半导体器件的各种应朋中．热设计的重点是对散热器热阻的计算。尤其是单个元件自身功率损耗数百瓦到数千瓦的功率半导体器件。本文通过大功率半导体器件用散热器的散热过程分析,将热阻的计算分为散热器内固体传热过程和散热器与空气间的传热过程两部分,最后给出散热器风冷热阻计算公式和计算实例。同时为了满足实际应用,我们根据此公式开发成功了一种专用风冷散热器热阻计算和曲线绘制软件。与散热器厂家给出的散热器风冷热阻曲线对比,其结果基本吻合。     

功率型LED散热器的研究

分析了目前功率型LED发展存在的瓶颈问题,以及散热对LED器件正常工作的重要性.散热器的设计决定了功率型LED芯片产生的热量能否顺利传至工作环境,基于现有的文献和专利总结了大功率LED散热器的技术手段及其研究内容.从对流散热、辐射散热、热传导和相变散热等多个方面介绍了一些典型散热器在功率型LED散热中的应用,并提出了未来LED照明散热设计的方向.     

大功率电子器件散热系统的数值模拟

针对大功率器件的散热状况,采用强迫水冷的散热系统设计方案,并依据国家有关标准与试验要求,应用有限元分析软件ANSYS对其水冷散热器的流场、温度场进行了数值模拟和系统分析.模拟结果不仅可以方便地观察到散热器内腔各处水流的饱和程度、流速及压力分布,而且可以得到功率器件、散热器和流体的温度分布;同时也验证了数值模拟方法的合理性,对散热器结构的优化设计提供了可靠的保证.     

叉指式散热器结构的优化设计

为了解决大功率器件的高热流密度问题,以数值计算的方法研究叉指式散热器内部流体的流动换热特性,验证广义温度梯度均匀化原则是强化对流换热的基本规律。分析钉柱高度、基座高度、钉柱个数和钉柱直径等几何参数对叉指式散热器综合散热性能的影响。采用有约束条件的遗传优化算法,以散热器热阻为目标函数,对散热器几何结构进行多参数优化,得到特定条件下能够强化换热的叉指式散热器较优几何结构。研究为散热器结构的优化设计提供了理论依据和计算数据。     

双输出、大功率60V同步升压型控制器

凌力尔特公司（Linear Technology Corporation）推出双输出、大功率同步升压型开关DC／DC控制器LTC3788／-1．该器件用一个高效率N沟道MOSFET取代了升压二极管。这消除了在中到大功率升压型转换器中通常需要的散热器。     

老炼试验中工装夹具对大功率器件的影响

随着芯片技术的不断发展,当前大功率电子器件正朝着高功率水平、高集成度方向发展,其自身发热量也在不断地增大。同时大功率器件工作时产生的热量将会使得器件的温度不断升高,从而导致器件性能的恶化甚至损坏。因此,此类器件在散热问题已成为大功率器件老化工序的重点问题。对大功率器件老化夹具的散热性能进行了对比和研究,为大功率器件在老化工序中的夹具的选择提供一定的参考依据。     

可靠性问题讲座 第七讲 设计与工艺中的可靠性考虑(下)

三、防止功率器件热烧毁对于大功率器件,热烧毁引起的早期失效比较严重,我们把二次击穿导致的热损坏及有关的金属电极熔融称为热烧毁。这里对大功率管防止热烧毁的设计考虑作一介绍。 1.散热考虑功率管的总热阻θ,包括与芯片几何尺寸有关的芯片热阻θ_i、管芯到管壳的热阻θ_(ic)、管壳到衬架的热阻θ_(C-MS)、衬架到散热器热阻θ_(MSHS),以及散热器到空气的传导热阻θ_(HS-A_((C)))和幅射热阻θ_(HS-A_((R))),见图7—23。通常芯片到管壳的热阻θ_(ic)是主要的。     

军用背负式电台的简便散热设计方法

目前军用背负式电台的散热设计主要是对发射机未级功放大功率晶体管而言的。通常,要求军用背负式电台做到体积小,结构紧凑,重量轻,对环境条件的变化适应性强,功耗低等,所以,对于大功率晶体管以外的器件,一般不加散热器或者加小型散热器即可满足要求。但是,对大功率晶体管,必须认真地进行散热设计,否则,就不能正常工作,甚至完全不能工作。     

空间观测设备热设计与热分析

以观测设备为研究对象,根据观测设备工作的环境和本身结构特点,选择了传导散热措施;在研究传导散热理论基础上,对大功耗元器件进行了传导散热设计。通过建立有限元模型,对散热片的厚度、散热片的接触面积与各功耗器件的稳态温度关系进行了分析和优化,得到散热片的最优传导面积。实验结果表明,进行了热设计的观测设备,在环境温度为-20～50℃的环境中,通电工作正常,且稳态温度不超过85℃,满足使用要求。     

大功率LED热管散热器的模块化设计与研究

针对当前大功率LED散热器多采用肋片式散热器,散热效果不是很理想,同时当前灯具都采用一体化的集成结构,在维护和检修的过程中,只能整体返厂,给大功率LED灯具的使用带来不便等问题,提出了大功率LED热管散热器模块化思路。通过模块化设计,大功率LED的散热效果得到了提高,且能够进行及时的维护,多数部件可以循环利用,延长了灯具的生命周期,降低了维修成本。对大功率LED热管散热器模块进行了设计优化,并且通过ICEPAK散热软件进行了模拟,结果表明此热管散热器模块大大提高了大功率LED的散热性能。     

LED路灯热分析及散热结构设计

LED作为第四代照明光源已被广泛应用于显示和照明系统设备,但由于其光电转化率较低,大部分电能实际转化成了热量,所以如何提高其散热能力是大功率LED实现产业化亟待解决的关键技术之一。文章以某公司LED路灯为模型,采用ANSYS有限元软件对其进行参数化建模及热分析,得出了其稳态的温度场分布,在此基础上通过设计正交实验,分析了铝制热沉不同结构参数对其温度场的影响情况。由最终的结果可知,在合适的范围内使散热器翅片的厚度和间距较小一些,可得到较为理想的优化结构,既能控制芯片的最高温度,又有效地减小了散热器的质量。文章LED路灯算例得到优化的质量为原质量的33．40％。     

一种高功率LED射灯的散热设计与实验研究

以一款MR16 LED射灯为模型,采用ANSYS有限元软件进行热分析。以散热器翅片保持60℃为标准,通过实验与仿真相结合的方法,分析了LED射灯的热流功率、散热器基座厚度、LED芯片间距、对流面积对整个系统散热性能的影响。结果表明,散热器对流面积是影响灯具散热性能的最重要因素;对一定的散热器,存在一个有效的最大芯片输入功率。现有MR16 LED射灯的散热器最大散热功率只能达到2.5 W左右,要使散热功率增大并且发挥散热器最佳性能,必须增加散热器的对流面积。对该结构散热器散热性能的定量研究对今后高功率LED灯具的生产具有一定的指导意义。     

一种回路热管对大功率LED散热的研究

针对大功率LED散热能力较其它照明灯具差这一问题,研制了一种应用在多芯片大功率LED散热上的回路热管装置,并研究了热负荷、倾角等对热管的起动性、均温性和热阻等的影响。试验结果表明,所设计的热管散热器的热阻在0.48～1.47K/W之间;在蒸发器倾斜角为0°和30°时,蒸发器的均温性分别被控制在1.5℃和4.3℃以内。因此,将这种结构的热管应用在大功率LED散热系统中时,首先应该对蒸发器倾斜角度对系统散热性能的影响进行测试评估。     

复合型微通道热沉设计与制作技术研究

从大功率半导体激光器可靠性封装和应用考虑,利用商用有限元软件Abaqus与CFdesign对微通道热沉材料、结构进行优化设计,结合相应的制造工艺流程制备实用化复合型微通道热沉。微通道热沉尺寸为27 mm×10.8 mm×1.5 mm,并利用大功率半导体激光阵列器件对所制备热沉进行散热能力、封装产生的"微笑效应"进行了测试,复合微通道热沉热阻约0.3 K/W,"微笑"值远小于无氧铜微通道封装线阵列,可以控制在1μm以下。复合型微通道热沉能满足半导体激光阵列器件高功率集成输出的散热需求与硬焊料封装的可靠性要求。     

Investigations of transient thermal properties of conductively cooled diode laser arrays operating under quasicontinuous-wave conditions

Thermal properties of diode laser arrays not only affect electrical and optical characteristics, they can also become determining factors for long-term reliability of the devices. Here, we report on the investigations of transient thermal effects in high-power diode arrays operating under quasicontinuous-wave (QCW) conditions. A novel measurement setup for the transient junction temperature determination is proposed. We show the measurement results of conductively cooled diode laser arrays mounted on the conventional copper heat sink as well as on the thermal expansion matched CuW submount. The presented results allow evaluation of the thermal cycling experienced by the device during pulsed operation. In the following part, time-resolved wavelength and temperature variations within an array are presented. The guidance for heat sink material choice for high-power diode laser arrays designed for QCW operation is given.     

Heat dissipation design and analysis of high power LED array using the finite element method

High-power Light Emitting Diode (LED) technology has developed rapidly in recent years from illumination to display applications. However, the rate of heat generation increases with the LED illumination intensity. The LED chip temperature has an inverse proportion with the LED lifetime. High-power LED arrays with good thermal management can have improved lifetime. Therefore, for better optical quality and longer LED lifetime it is important to solve the LED thermal problems of all components. In particular, Metal Core Printed Circuit Board (MCPCB) substrate heat sink design and thermal interface materials are key issues for thermal management. This paper presents an integrated multi-fin heat sink design with a fan on MCPCB substrate for a high-power LED array using the finite element method (FEM). The multi-fin heat sink design and simulation results provide useful information for LED heat dissipation and chip temperature estimation.     

Thermal simulation and optimization design on a high-power LED spot lamp

In this paper, thermal characteristics of the high-power LED spot lamp are reported. The emphasis is placed upon optimizing design of the heat sink of LED spot lamp using the optimization module and the orthogonal-experiment method. Results demonstrate that the weight of the heat sink is decreased to 46.1% of that for the initial structure, and the influence of each factor on junction temperature and weight of the heat sink is acquired by range analysis. Finally, the influence of ambient temperature and natural convection coefficient on the LED maximum temperature is analyzed. The results and the optimizing methodology are of great importance to the thermal design of LED lamps.     

功率器件热设计及散热器的优化设计

功率器件是电子设备中的关键器件,发热量大,其热设计的好坏直接影响系统的可靠性.本文从使用角度介绍了功率器件的热设计及散热器的优化设计方法,开发了相应的设计软件,并结合实例进行分析,验证了研究方法的有效性.