摘要：对某一大功率发光二极管(LED) 器件的封装结构进行等效热阻网络分析，并利用Flotherm 软件对该LED进行热分析,比较了采用纯银、纯铜、纯铝等不同材料作为热沉对LED 器件的散热性能的影响，结果表明采用纯银热沉散热效果最好。

热分析是广泛应用于各个领域的一种分析工具，能够在样品和产品开始之前确定和消除热问题。借助热分析可以减少设计成本， 提高产品的一次成功率，改善电子产品的性能和可靠性，减少设计、生产、再设计和再生产的费用，缩短高性能电子设备的研制周期。热分析软件能够比较真实地模拟系统的热状况。应用热分析软件，在设计过程中就能预测到器件的工作温度值，这样可以纠正不合理的布排，取得良好的布局， 从而可以缩短设计的研制周期。其次，经过若干次的改进设计，设计工程师可以对电子设备进行有效的热控制， 使它在规定的温度极限内工作，从而可以提高电子设备的可靠性。目前比较成熟的商品化功率型发光二极管(LED)输入功率一般为1 W，芯片面积1 mm×1 mm，其热流密度达到了100 W/cm2。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5 W 甚至更高，因此防止LED 的热量累积变得越来越重要[1]。如果不能有效地耗散这些热量，随之而来的热效应将会对LED 性能产生严重的影响：总体效率变低，正向压降，光波红移，色温改变，寿命缩短,可靠性降低。因此散热、热应力和成本成为影响LED性能、光转化效率和应用的主要封装问题[2]。

在封装过程中，对LED 芯片、封装树脂、金线、透镜以及芯片热沉等各环节的散热问题都必须很好地重视。大多数塑料和环氧树脂暴露在紫外线辐射下都会变黄老化， 这种老化随着封装结构温度的增加会越来越严重，而且不可逆转。为了最大限度地减少LED 封装树脂的老化效应，封装中多余热量应避免从取光路径散出，为此通过设计低热阻LED 封装结构将其芯片产生的大部分热量通过芯片底部热沉消散到外界环境中去。其突破点就是芯片热沉的结构、尺寸和材料。

本文主要针对某一1 W 单芯片功率型LED 的封装结构建立热学模型，分析了其等效热阻网络；利用Flotherm 软件对该单电极结构的大功率LED 器件做热分析，着重分析该芯片热沉结构的散热性能,比较芯片热沉所采用的材料对整个LED 器件封装结构散热性能的影响，提高了器件设计的可靠性。

1 大功率LED 器件建模

以某汽车车灯为分析对象， 该车灯采用的是单电极结构的高功率LED， 芯片是在半透明SiC 衬底上直接生长AlGaN 有源层。实际高功率LED 器件的具体结构如图1 所示[3]：LED 芯片用固晶胶粘接在表面绝缘的芯片热沉上， 芯片电极通过金线与引线框架连接，芯片外部用硅橡胶或者其他热稳定性、绝缘性以及光学透明的树脂材料封装， 热沉四周用塑料材料封装；整个LED 器件焊接在散热基板上；最后再焊接在散热器上。