大功率發(fā)光二極管封裝過程中可靠性分析與模擬.pdf

1、要提高LED燈的發(fā)光效率,首先要提高LED芯片的功率,如今高亮度LED燈芯片功率已經(jīng)超過1W,人們稱之為大功率LED。隨著大功率LED芯片的功率的一再提高,芯片的發(fā)熱量也不斷加大,對大功率LED的封裝結(jié)構(gòu)可靠性提出更苛刻的要求。結(jié)構(gòu)中的各個(gè)組成部分:芯片、襯底、焊料、基底、熱沉、導(dǎo)熱膠、透光膠以及透鏡等在封裝工藝和工作過程中需要承受更為殘酷的應(yīng)力環(huán)境,而且不同材料之間界面機(jī)械性能較差,這都將有可能導(dǎo)致大功率LED封裝過程中出現(xiàn)各種可靠性

2、相關(guān)問題:如芯片發(fā)熱量過大以致襯底散熱性能不能滿足要求;材料中氣泡等缺陷的出現(xiàn)降低了光效和散熱性能;濕氣等外界侵蝕的影響越來越明顯;材料間界面裂紋的產(chǎn)生與擴(kuò)展等等。因此,針對大功率LED封裝結(jié)構(gòu)中若干典型的問題進(jìn)行有數(shù)值模擬研究,并將數(shù)值模擬方法應(yīng)用于解決實(shí)際問題,顯得非常重要。
　　本文以大功率LED封裝結(jié)構(gòu)可靠性為研究對象,選取封裝材料與芯片結(jié)構(gòu)兩大問題為分析實(shí)例,借助有限元軟件進(jìn)行數(shù)值模擬研究,通過數(shù)值模擬方法提出實(shí)際的解決

3、方案。主要的研究內(nèi)容和成果總結(jié)如下:
　　1)研究解決封裝結(jié)構(gòu)可靠性問題所需要的力學(xué)基礎(chǔ)理論,建立熱傳導(dǎo)模型、熱-應(yīng)力模型、界面斷裂模型、濕濃度傳導(dǎo)模型及濕-膨脹應(yīng)力模型等研究所需的數(shù)值模型。對于芯片級尺度跨度較大的情況,本文應(yīng)用了“全局-局部”的模擬方法;
　　2)選取若干典型可靠性問題為應(yīng)用實(shí)例,研究其數(shù)值模擬方法、失效機(jī)理和解決方案,研究內(nèi)容具有一定的代表性,對于提高大功率LED封裝結(jié)構(gòu)的整體可靠性具有一定的參考價(jià)值;