原位测试LED芯片附着层导热率的方法技术

本发明专利技术公开了一种原位测试LED芯片附着层导热率的方法，其包括如下步骤：获取多个测试工件，获取各测试工件的截面面积及芯片附着层的厚度；将测试工件置于温度恒定的环境下通电，通电时依次向各测试工件施加多个电流值不相同的加热电流，对应获取施加各电流时测试工件的电功率P

In situ testing method for thermal conductivity of LED chip attachment layer

【技术实现步骤摘要】
原位测试LED芯片附着层导热率的方法


[0001]本专利技术涉及LED导热
，特别是涉及一种LED芯片附着层热阻的测试方法。

技术介绍

[0002]高功率的LED在工作时会产生大量热量，如果不能使LED产生的热量有效地发散出去，有可能会导致LED的光通量降低。LED通常通过芯片附着层贴附于基材表面，LED大部分热量的散发也都依赖于芯片附着层的传导，因此芯片附着层的材料会显著影响LED的器件性能。导热性能更高的材料通常能够辅助LED在更高的功率下工作更长的时间，并且保证LED具有更高的光通量及更优秀的效率、颜色稳定性和可靠性。烧结纳米银材料就是一种如今常用的芯片附着层的材料。
[0003]LED大部分热量的散发都依赖于芯片附着层的传导，芯片附着层的材料甚至是具体形貌的波动都会影响其导热性能，要想尽量控制或者提高芯片附着层的热导率，需要能够准确测量芯片附着层的热阻值。以烧结纳米银为材料的芯片附着层的导热率与纳米银颗粒的大小、银浆料中使用的溶剂和树脂、LED制备过程中的装配压力及烧结温度和时间都存在关系，并且芯片附着层通常仅有数十微米厚，且仅存在于LED功能主体和衬底之间，因此需要原位测量LED芯片附着层的热阻。
[0004]在行业中，对于LED的热行为最常见的原位评估方法是从LED的PN结到环境的热阻。这种测试只能够体现LED器件中所有层构成的整体的热阻值，无法体现出其中单一某层的热阻值。尤其是，烧结纳米银层的热阻通常仅为器件总热阻的0.8％左右，可以认为这么小的占比处于测量波动的范围内。另一方面，由于LED的芯片附着层厚度很薄并且热阻很低，通常测量热导率时需要较高的层厚及适当较高的热阻，否则测量偏差会很大，这也使得很难单独准确地测量芯片附着层的热阻。因此，准确测量LED芯片附着层的热阻就成为了一个亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要提供一种能够较为准确地测量LED芯片附着层热阻的测试方法。
[0006]根据本专利技术的一个实施例，一种LED芯片附着层热阻的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0007]获取多个测试工件，各所述测试工件包括衬底及于所述衬底上依次设置的芯片附着层和LED功能主体，不同的所述测试工件中的所述芯片附着层的厚度不同、垂直于厚度方向上的截面面积相同，获取所述截面面积及所述芯片附着层的厚度；
[0008]获取各所述测试工件的总热阻R
th
，获取所述总热阻R
th
的方式包括如下步骤：将所述测试工件置于温度恒定的环境下通电，通电时依次向各所述测试工件施加多个电流值不相同的加热电流，对应获取施加各电流时所述测试工件的电功率P
E
、光功率P
L
及所述LED功能主体的温度T
j
，将获得的数据以P
E
‑
P
L
为自变量、以T
j
为因变量进行线性拟合，拟合所得直线的斜率为所述总热阻R
th
；
[0009]以所述测试工件中所述芯片附着层的厚度d为自变量、以各所述测试工件的总热阻R
th
为因变量进行线性拟合，所得直线的斜率为所述芯片附着层单位厚度上的热阻R
s
；
[0010]计算所述芯片附着层的导热率其中A为所述截面面积。
[0011]在其中一个实施例中，获取所述LED功能主体的温度T
j
的方式包括如下步骤：
[0012]在施加所述加热电流之后，立即施加检测电流并测量此时所述LED功能主体的正向电压，通过所述正向电压计算所述LED功能主体的温度。
[0013]在其中一个实施例中，在施加所述检测电流之后的100μs之内对所述LED功能主体的正向电压进行采样以获取所述正向电压。
[0014]在其中一个实施例中，施加的所述检测电流的电流值为0.005A～0.05A。
[0015]在其中一个实施例中，施加的所述加热电流的电流值为0.1A～2A。
[0016]在其中一个实施例中，各所述测试工件中所述芯片附着层的厚度为10μm～160μm。
[0017]在其中一个实施例中，所述测试工件的数量为四个以上。
[0018]在其中一个实施例中，在获取各所述测试工件的总热阻R
th
的过程中，施加的所述加热电流的电流值的数量为四个以上。
[0019]在其中一个实施例中，所述芯片附着层的材料为烧结纳米银材料。
[0020]在其中一个实施例中，所述衬底为金属基板。
[0021]上述实施例提供了一种原位测量LED芯片附着层导热率的方法。其利用了如下性质实现：首先，LED功能主体的温度T
j
与LED功能主体的热功率存在线性关系且系数为热功率R
th
，而电功率P
E
与光功率P
L
之差为热功率，因此通过测量多组电功率P
E
、光功率P
L
及所述LED功能主体的温度T
j
，即可拟合得到测试工件的总热阻R
th
。随后，再通过多个测试工件获得多组总热阻R
th
与厚度d的数据并进行线性拟合，通过这一计算方式巧妙地避免了芯片附着层厚度较薄及热阻较低的问题。实验证明，上述原位测量LED芯片附着层导热率的方法的测量精度处于5％以内，能够实现对于芯片附着层的导热率的测量。
具体实施方式
[0022]为了便于理解本专利技术，下面将对本专利技术进行更全面的描述。文中给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。
[0023]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。本文所使用的“多”包括两个和多于两个的项目。本文所使用的“某数以上”应当理解为某数及大于某数的范围。
[0024]根据本专利技术的一个实施例，一种原位测试LED芯片附着层导热率的方法，其包括如下步骤。
[0025]获取多个测试工件，各测试工件包括衬底及于衬底上依次设置的芯片附着层和LED功能主体，不同的测试工件中的芯片附着层的厚度不同、垂直于厚度方向上的截面面积相同，获取截面面积及芯片附着层的厚度；
[0026]获取各测试工件的总热阻R
th
，获取总热阻R
th
的方式包括如下步骤：将测试工件置于温度恒定的环境下通电，通电时依次向各测试工件施加多个电流值不相同的加热电流，对应获取施加各电流时测试工件的电功率P
E
、光功率P
L
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种原位测试LED芯片附着层导热率的方法，其特征在于，包括如下步骤：获取多个测试工件，各所述测试工件包括衬底及于所述衬底上依次设置的芯片附着层和LED功能主体，不同的所述测试工件中的所述芯片附着层的厚度不同、垂直于厚度方向上的截面面积相同，获取所述截面面积及所述芯片附着层的厚度；获取各所述测试工件的总热阻R
th
，获取所述总热阻R
th
的方式包括如下步骤：将所述测试工件置于温度恒定的环境下通电，通电时依次向各所述测试工件施加多个电流值不相同的加热电流，对应获取施加各电流时所述测试工件的电功率P
E
、光功率P
L
及所述LED功能主体的温度T
j
，将获得的数据以P
E
‑
P
L
为自变量、以T
j
为因变量进行线性拟合，拟合所得直线的斜率为所述总热阻R
th
；以所述测试工件中所述芯片附着层的厚度d为自变量、以各所述测试工件的总热阻R
th
为因变量进行线性拟合，所得直线的斜率为所述芯片附着层单位厚度上的热阻R
s
；计算所述芯片附着层的导热率其中A为所述截面面积。2.根据权利要求1所述的原位测试LED芯片附着层导热率的方法，其特征在于，获取所述LED...

【专利技术属性】
技术研发人员：易典，王荣福，
申请(专利权)人：深圳市汉嵙新材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：