華中科技大學(xué)陳明祥教授團隊在先進電子封裝研究領(lǐng)域取得新進展,相關(guān)研究成果《Active Thermal Management of High-Power LED Through Chip on Thermoelectric Cooler》發(fā)表在國際微電子器件領(lǐng)域權(quán)威期刊IEEE Transactions on Electron Devices上。近日,國際半導(dǎo)體行業(yè)著名雜志Semiconductor Today專欄報道該成果。該成果由陳明祥教授團隊(以下簡稱“團隊”)和武漢輕工大學(xué)徐建副教授團隊共同完成。華中科技大學(xué)為論文第一署名單位,碩士生黎雙為第一作者,陳明祥教授和彭洋博士為論文共同通訊作者。
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發(fā)光二極管(LED)作為新一代的半導(dǎo)體固態(tài)發(fā)光器件,已經(jīng)取代了白熾燈、熒光燈等傳統(tǒng)光源,廣泛應(yīng)用于室內(nèi)照明、投影顯示、汽車大燈、特種照明等領(lǐng)域。由于LED存在電光轉(zhuǎn)換損耗(轉(zhuǎn)換效率約60%),多芯片封裝時熱量更集中,導(dǎo)致LED結(jié)溫迅速升高,嚴(yán)重影響LED器件光效與可靠性。因此,散熱問題成為大功率LED封裝制造的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。
團隊首次提出了Chip-on-TEC技術(shù),將LED芯片直接貼裝在熱電制冷器(TEC)上,利用TEC的珀爾帖效應(yīng)(Peltier effect)實現(xiàn)LED器件的主動散熱,滿足大功率LED封裝散熱需求。研究采用團隊自主研發(fā)的電鍍陶瓷基板制備小型、集成化的TEC,在TEC冷端陶瓷片上形成金屬固晶層;將多顆LED芯片直接貼裝在固晶層上,降低界面熱阻,提高芯片熱量傳導(dǎo)。模擬和實驗對比發(fā)現(xiàn),采用Chip-on-TEC封裝技術(shù)后,LED工作溫度大幅降低,輸出光功率提高35%。這一結(jié)果表明,Chip-on-TEC是一種高效熱管理技術(shù),可廣泛應(yīng)用于功率器件(含第三代半導(dǎo)體器件)和高溫電子器件封裝。該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金 、國家重點研發(fā)計劃等資助。
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據(jù)了解,IEEE Transactions on Electron Devices是微電子器件領(lǐng)域權(quán)威期刊,在國際微電子領(lǐng)域享有盛譽。Semiconductor Today是一家具有獨立性和非盈利性的國際半導(dǎo)體行業(yè)著名雜志,專注于報道化合物半導(dǎo)體和先進硅半導(dǎo)體領(lǐng)域的重要研究進展和最新行業(yè)動態(tài)。