摘要

　　为求解硅基热沉大功率LED封装阵列在典型工作模式下的热传导情况，采用SolidWorks建立了2X2封装阵列的三围模型，模拟了其温度场分布，同时结合传热学基本原理分析计算了模型各部分的温度值，并对实际工艺制备出的封装器件的结温进行了测量。结果表明，理论计算值与热仿真结果基本一致，测量值也能很好地与理论计算值相吻合。

　　1、热模拟

　　本文提出的基于硅热沉的大功率LED封装阵列如图1(a)、(b)、(c)所示：

图1 基于硅热沉的大功率LED封装阵列模块示意图

　　LED管芯放在凹槽硅基热沉内，而硅基热沉则放在凹槽A1基PCB板内。LED产生的热量通过热传导由芯片到硅基热沉和A1基PCB板，最终通过黄铜块对流、辐射或热传导释放到环境中，其中黄铜块的作用是保证环境温度的恒定，即芯片热沉上表面到A1基板的底面为等温面。

　　LED管芯正常工作的结温一般不超过120°C，因为这个温度值较小，产生的热辐射可以忽略，故对LED封装器件仅考虑传导和对流两种散热方式。在进行热模拟重点考虑传导路径上主要材料的热传导率及其厚度，见表1.

　　封装结构芯片采用的是旭明SL-V-B45AC型的LED管芯，按照2X2的芯片阵列的典型工作模式，输入5W的电功率约60%-70%转化成了热量，热负荷按每个管芯0.84W来进行施加。利用黄铜块热容量大的优点，将PCB板传导过来的热量快速耗散掉，使器件的工作温度稳定在一个定值。设环境温度为25°C，对流系数取15W/(m²·K)，各接触界面设为理想接触界面，即不考虑界面热阻，利用SolidWorks软件对封装结构进行热场模拟，得到的温度分布如图2、3所示：

表1 热传导路径上主要材料的热传导率及其厚度