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芯片级封装方式近年来开始被应用于LED封装行业,但其热学性能缺乏研究与优化。为了补充这一研究领域的空白,本文围绕芯片级封装LED的散热性能展开研究,通过对芯片级封装LED建模和模拟仿真的方法,研究了焊接材料、封装基板和底部填充物对芯片级封装LED散热性能的影响,经过推导和拟合关系式,采用影响因子表征影响程度;通过对多芯片封装模组的建模和仿真,研究了多芯片封装模组中芯片的间距和封装密度对芯片级封装LED模组散热性能的影响,并通过实验验证了模拟仿真的结果。研究结果表明:(1)焊接材料、封装基板和底部填充物对芯片级封装LED的散热性能均有影响,通过计算,封装基板导热率对芯片级封装LED散热性能的影响程度最大,影响因子为120.60,焊接材料的次之,影响因子为8.54,底部填充物的最小,影响因子为4.13,因此提升封装基板的导热率意义重大。(2)总功率为18 W的芯片级封装LED采用本文所用散热器时,在自然对流情况下,当焊接材料导热率趋于无穷时,P-N结温度为125.6℃,热阻为1.75 K/W;当基板材料导热率趋于无穷时,P-N结温度为120.32℃,热阻为1.41 K/W;当底部填充物材料导热率趋于无穷时,P-N结温度为123.11℃,热阻为1.62 K/W。(3)基板厚度对散热性能的影响与基板的导热率有关系,采用低导热率的封装基板材料,其厚度越薄散热性能越好;采用高导热率的封装基板材料,则存在最佳厚度,且随着导热率增加最佳厚度也有增加的趋势。(4)在直径为25 mm、厚度为1 mm的铝基板上封装多颗芯片级封装LED模组,要实现芯片工作温度低于120℃的技术要求,芯片的间距和芯片功率都要考虑。封装芯片间距为3.5 mm时,只有功率为0.5 W的芯片可以满足封装要求,而随着封装芯片间距增大,适用的芯片功率逐渐提高,当封装芯片间距为7.25 mm时,功率小于3 W的CSP芯片都可以用于LED封装。模组的热阻随着封装密度的增加而减小,当封装密度为15.13%时,模组热阻可以降至2.26 K/W。芯片级封装的LED模组热阻低,是下一代LED封装发展方向。