大功率LED封装界面材料的热分析

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大功率LED封装界面材料的热分析冰
齐昆． 陈旭 (天津大学化工学院，天津300072)

摘要：基于简单的大功率LED器件的封装结构，利用ANSYS有限元分析软件进行了热分析，比较了四种不同界面材料LED封装结构的温度场分布。同时对纳米银焊膏低温烧结和Sn63Pb37连接时的热
应力分布进行了对比，得出纳米银焊膏低温烧结粘接有着更好的热机械性能。
关键词：大功率LED；界面材料；热分析；热应力；纳米银焊膏低温烧结
中图分类号：TN305．94 文献标识码：A 文章编号：1681—1070(2007)06—0008—05
Thermal Analysis of Interface M aterials in m gh-power Light-emitting Diode Packages

1 引言
随着超大规模集成电路的发展和电子组装密度的不断提高，单位体积的发热量越来越高。器件的失效往往与其工作温度密切相关。有资料表明，器件的工作温度每升高10℃，其失效率增加1倍。现今，随着芯片技术的日益成熟，单个LED芯片的输入功率可以进一步提高到5W，甚至更高，所以防止LED的热量累积变得越来越重要。若不能有效地耗散这些热量，随之而来的热效应将会变得非常明显，致使结温升高，直接减少芯片出射的光子，降低取光效率。温度的升高也会使芯片的发射光谱发生红移，使色温质量下降，尤其是对基于蓝光LED激发黄色荧光粉的白光LED器件更为严重，其中荧光粉的转换效率也会随着温度升高而降低。同时，在工作过程中由于芯片的重复发热，功率模块会不断经历热循环载荷的作用，由于不同材料的热膨胀系数(CTE)不匹配，会产生层间热应力，发生翘曲、裂纹，甚至产生失效和破坏，这也是导致功率模块最终失效的一个主要原因。因此，由于温度升高而产生的各种热效应会严重影nI~ IJLED器件的使用寿命和可靠性，对基本结构进行热和热应力的分析和估算就
变得异常关键。

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