引言

　　相對于傳統(tǒng)光源，LED具有環(huán)保、體積小、使用壽命長、反應(yīng)速度快等一系列優(yōu)點。未來幾年，LED有望替代白熾燈、熒光燈進入普通照明領(lǐng)域，成為21世紀(jì)最有發(fā)展?jié)摿Φ男抡彰鞴庠?。隨著LED器件功率的不斷增加，散熱問題變得更加突出，LED如何提高散熱能力是器件發(fā)展的技術(shù)關(guān)鍵。

　　傳統(tǒng)正裝結(jié)構(gòu)的GaN基LED芯片由于熱量需要經(jīng)由熱導(dǎo)率僅為38W/mk的藍寶石襯底傳導(dǎo)至金屬基板，導(dǎo)熱路徑較長，因此芯片熱阻較大，散熱性能較差。除此之外，正裝結(jié)構(gòu)的出光效率受到P電極鍵合線的遮擋，以及Ni-Au金屬電極層對光的透射率等方面的影響，導(dǎo)致其出光效率較低。相比較而言，倒裝焊芯片通過倒裝焊技術(shù)，將LED芯片的光傳輸通道和熱傳輸通道分離，芯片產(chǎn)生的光從紫外透過率高的藍寶石襯底出射，芯片有源層產(chǎn)生的熱量則在另一側(cè)通過焊接層傳到至熱導(dǎo)率較高的硅襯底，再經(jīng)硅襯底傳導(dǎo)至金屬基板，從而有效地降低了芯片熱阻，提高了散熱能力，并增大了出光效率?；谏鲜鰞?yōu)點，倒裝芯片在近年來得到了快速發(fā)展和廣泛研究。

　　相對于正裝結(jié)構(gòu)，倒裝焊芯片的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，其熱學(xué)特性受到眾多因素的影響。有試驗表明，凸點結(jié)構(gòu)、凸點缺陷、粘結(jié)材料的使用、粘結(jié)層空洞等對芯片溫度分布有較大影響，倒裝焊芯片由于采用倒裝技術(shù)，在散熱通道中增加了凸點、粘結(jié)層、散熱基板燈一系列功能結(jié)構(gòu)與節(jié)點，同事，藍寶石襯底在芯片散熱通道的位置與作用也與正裝芯片有較大差異。因此，研究倒裝焊芯片的熱學(xué)性能與凸點及其分布、粘結(jié)層材料、藍寶石襯底結(jié)構(gòu)之間的依賴關(guān)系，對優(yōu)化倒裝芯片的散熱結(jié)構(gòu)具有重要的理論指導(dǎo)作用。

　　有限元法是求解數(shù)理方程的一種數(shù)值計算方法，在傳熱學(xué)模擬中有著重要應(yīng)用。ANSYS分析軟件以有限元法為基礎(chǔ)，通過求解偏微分方程或偏微分方程組來實現(xiàn)屋里現(xiàn)象的仿真，在處理熱分析問題方面具有強大的功能。

　　本文采用有限元方法建立了GaN基倒裝LED芯片的三維熱學(xué)模型，病利用ANSYS軟件對芯片溫度分布進行模擬，比較了再不同凸點分布、不同藍寶石襯底厚度以及不同藍寶石圖形化的倒裝芯片溫度分布，并根據(jù)芯片傳熱模型對模擬結(jié)果進行了分析。