高功率LED開發之CFD模擬散熱解決方案

　　要計算垂直通過芯片的熱阻，須測量芯片黏合層、芯片墊片、TIM、散熱片以及與基體間的介電層，每階層都各自擁有自己的導熱特性(表2)，其中通過芯片，也就是接面到外部環境的熱阻Rja可透過方程式(1)、(2)加以計算：

　　其中RJ-MS=10 ℃/W

　　Rja代表熱能由LED芯片傳遞到外界的能力，也就是說，Rja的數值越低、散熱效能越好，圖2分別顯示封裝結構的3D、2D橫切面圖，有助于了解整個散熱路徑。

　　圖2　上圖為LED星狀包裝的3D剖面圖，下圖為帶散熱片LED星狀封裝的2D剖面圖。

　　進行數值分析/實驗結果分析

　　安排在MCPCB上的LED封裝通常采用鋁擠方式做為基底，一百一十根鰭片的鰭片型散熱片則透過導熱膠帶黏貼在星形MCPCB背面，封裝以1.2瓦驅動，焊接點的溫度TMetalSlug則透過安排在封裝散熱塊上的熱電偶加以測量(圖3)，測量只有在溫度到達穩定時才進行。

　　圖3　Moonstone LED封裝上的測量點

　　表2為仿真模型結果與測量數據的比較，可視化仿真結果分別顯示在圖4，當仿真結果溫度高于測量溫度時，代表數值模型忽略部分的冷卻現象。

　　表2　仿真結果與測量數據的比較

　　圖4　上圖為LED星形封裝的可視化模擬結果，下圖為詳細散熱片模型的MCPCB LED封裝可視化仿真結果。