大功率LED多芯片集成封装的热分析

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1、SEMICoNDUCToR0PT0ELECTR0NICSVo1．32No．3June2011大功率LED多芯片集成封装的热分析蚁泽纯，熊旺，王力，刘立林，张佰君，昊(中山大学光电材料与技术国家重点实验室，广州510275)摘要：随着高亮度白光LED在室内、室外照明领域的应用，多芯片LED的集成封装方式是其发展的主要趋势之一，而热问题却是多芯片LED集成封装的瓶颈问题之一。建立了多芯片LED集成封装的等效热路模型，并采用有限元分析(FEA)的方法对多芯片LED集成封装的稳态热场分布进行了分析，同时通过制作实际样品研究大功率

2、LED多芯片集成封装的热阻、发光效率与芯片工作数量的关系。结果表明集成封装的多芯片白光LED结温随着集成芯片数量的增加成线性增长，芯片到基板底面的热阻随着芯片工作数量的增加而增大，而其发光效率随着集成芯片数量的增加成线性减小。关键词：多芯片LED；等效热路；热阻；封装；有限元分析中图分类号：TN312．8文献标识码：A文章编号：1001—5868(2011)03—0320-05ThermalAnalysisofMulti—chipPackageofHighPowerLEDsYIZechun，XIoNGWang，WANGL

3、i，LIULilin，ZHANGBaijun，WUHao(StateKeyLaboratoryofOptoeleetronicMaterialsandTechnology，SunYat-senUniversity，Guangzhou510275，CHN)Abstract：Withtheapplicationofhigh—brightnessLEDinindoorandoutdoorlighting，multi—chippackageisoneofthemostpromisingdevelopmenttrends．Howe

4、ver，theheatinfluenceisstilltheb吴ottleneckproblemwhichrestrictsthedevelopmentofmulti—chippackage．Inthispaper，combiningtheequivalentthermalresistancenetworkmodelofmulti—chipLEDpackage，thesteadystateheatdistributionofmulti—chipLEDpackagewassimulatedbyusingthefinitee

5、lementanalysis(FEA)method．Atthemeantime，amulti—chipLEDsamplewasdesignedandpackaged．TheresultsindicatethatthejunctiontemperatureandthethermalresistanceofthechipfromPNjunctiontotheboardincreasewhiletheluminousefficiencydecreaseslinearlywiththenumberofworkingLED‘chi

6、ps．Keywords：multi—chipLED；equivalentthermalresistancenetwork；thermalresistance；package；finiteelementanalysis(FEA)0引言目前单颗大功率白光LED的发光效率在实验室水平已达到200lm／W以上，100im／W的白光LEDLED以其体积小、寿命长、亮度高等优点，在过也已进入商业化。但是单颗大功率LED难以满足去的10多年间得到迅猛发展，已经在指示照明、装照明的需要。因此，将大功率LED多芯片集成以实饰照明、背光源等

7、领域得到广泛应用，并且已经逐渐现高功率、高亮度、高光通量的封装方式，是LED发应用到普通照明，是最具前景的新一代照明光源。展的趋势之一_2]。收稿日期：2O1O一11—29．目前技术水平下的LED，若散热效果不佳，所基金项目：广东省重大科技专项(2008A010700004)；珠海市产生的热量不断积累，导致LED的结温升高，严重产学研合作专项(PC20082O27)．影响LED的发光效率以及光色稳定性，同时引起荧·320·《半导体光电》2O11年6月第32卷第3期蚁泽纯等：大功率LED多芯片集成封装的热分析光粉等封装材料

8、的老化，进而导致LED的工作寿命Q—hALX7’(2)缩短以及可靠性下降]。当LED多芯片集成封装式中，h为对流散热系数，A为散热面积，△T为散热时，由于热量聚集，使LED的发光性能受热量的影面与的流体温度差，若将对流热阻定义为响尤其严重。A．Christensen等人通过有限元分析R。。一AT／Q一1／hA(3)的