華中科技大學(xué)陳明祥教授團(tuán)隊(duì)在先進(jìn)電子封裝研究領(lǐng)域取得新進(jìn)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(guó)際微電子器件領(lǐng)域權(quán)威期刊IEEE Transactions on Electron Devices上。近日，國(guó)際半導(dǎo)體行業(yè)著名雜志Semiconductor Today專欄報(bào)道該成果。該成果由陳明祥教授團(tuán)隊(duì)（以下簡(jiǎn)稱“團(tuán)隊(duì)”）和武漢輕工大學(xué)徐建副教授團(tuán)隊(duì)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。
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(shí)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(wèn)題成為大功率LED封裝制造的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。
團(tuán)隊(duì)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?duì)柼?yīng)（Peltier effect）實(shí)現(xiàn)LED器件的主動(dòng)散熱，滿足大功率LED封裝散熱需求。研究采用團(tuán)隊(duì)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(shí)驗(yàn)對(duì)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(guó)家自然科學(xué)基金 、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等資助。
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(guó)際微電子領(lǐng)域享有盛譽(yù)。Semiconductor Today是一家具有獨(dú)立性和非盈利性的國(guó)際半導(dǎo)體行業(yè)著名雜志，專注于報(bào)道化合物半導(dǎo)體和先進(jìn)硅半導(dǎo)體領(lǐng)域的重要研究進(jìn)展和最新行業(yè)動(dòng)態(tài)。
