0 引言

　　目前,LED的發(fā)光效率僅能達(dá)到10%~20%,其余80%~90%的熱量轉(zhuǎn)化為熱能,這樣將導(dǎo)致芯片內(nèi)pn結(jié)結(jié)溫的升高。這種由溫升引起的熱效應(yīng)將使芯片的發(fā)射光譜紅移,導(dǎo)致熒光粉量子效率降低,影響出光效率;使輻射波長發(fā)生變化引起白光LED色溫、色度變化,加速熒光粉及器件的老化,繼而嚴(yán)重影響其使用壽命和可靠性[1]。因此,解決好散熱問題是功率型LED 封裝的關(guān)鍵。在功率型LED封裝中必須從散熱的角度對芯片電極特性、芯片鍵合材料、基板材料等進(jìn)行分析和優(yōu)化。

　　本文在建立功率型LED 封裝熱學(xué)模型的基礎(chǔ)上,采用ANSYS有限元軟件比較了四種不同鍵合材料LED封裝結(jié)構(gòu)的溫度場分布,并通過測試結(jié)溫驗(yàn)證仿真結(jié)果的真實(shí)性,得出了一些重要結(jié)論,對功率型LED散熱研究具有重要的理論和工程價值。

　　1 功率型LED熱學(xué)模型

　　功率型LED 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及散熱通道如圖1所示。由于作為透鏡的硅膠和作為封裝外殼的聚苯乙烯塑料導(dǎo)熱性能差,芯片產(chǎn)生的熱量絕大部分只能通過LED芯片襯底、內(nèi)部熱沉(如黃銅)傳到金屬芯線路板(如鋁材)上,再傳到外部熱沉和環(huán)境對流換熱散發(fā)到空氣中,這意味著必須選擇高導(dǎo)熱材料才能獲得好的散熱效果。

圖1 功率型LED內(nèi)部結(jié)構(gòu)和散熱通道

　　LED主要用熱阻表征其熱學(xué)特征,其定義為