扩散热阻主要是由于热源和热沉传热面积不同而在热沉的中心和边缘存在较大的温差引起的，热源的面积与热沉的面积相差越大，系统扩散热阻就越大。随着封装技术的不断进步和电子器件集成度的上升，且热源功率越来越大，需要对芯片的扩散热阻及影响因素进行深入分析，并且采用必要的措施降低扩散热阻。

1）无量纲热源半径ε对扩散热阻的影响

由2.5节可知，ε为热源半径和散热基板半径的比值。实验结果表明，热源与散热基板的差异会影响扩散热阻的改变。ε越大，扩散热阻越小。当接触面积等于散热基板面积时，扩散热阻消失［54］。

热源面积的增加，扩大了热源与散热器之间进行热传导的有效面积，加快了热传导的速率，更好地进行了热传递，从而降低了系统的温度。同时，增大热源面积也使得热源各部分散热更加平均，系统的温度分布更加平缓［55］。

在倒装封装中，金触点面积越大，结热阻越小，主要原因是扩散热阻减小。在金触点材料总量不变的情况下，通过增加金触点数量而减小单个金触点面积，可以有效提高倒装的结温度均匀性，降低扩散热阻。

采用多芯片封装可以增加热源面积，从而具有比单芯片封装LED更小的扩散热阻。

2）基板厚度对扩散热阻的影响

散热基板的厚度变化会影响扩散热阻的改变。实验结果表明，基板热阻随着基板厚度增加而先减小后变大，存在一个最优值使得扩散热阻最小。

系统的扩散热阻包括水平方向和竖直方向两个方面。开始的时候，厚度的增加并没有对竖直方向的热阻造成太大的增加，但是却极大地降低了水平方向的热阻，从而降低了系统的温度。但是随着厚度的不断增加，竖直方向热阻的增大明显，而水平方向的热阻降低效果逐渐放缓，使得整个系统的扩散热阻增大，系统温度升高，影响整个系统的温度分布。所以，散热基板的厚度不是越厚越好。

3）基板热导率大小对扩散热阻的影响

提高散热基板热导率，系统最高温度在不断降低，同时系统中最高温度与最低温度之间的差值在不断降低，整个系统的温度梯度在不断降低，表明扩散热阻不断减小。

热导率的变大，增强了基板传导热量的能力，提高了单位时间的传热效率，从而降低了系统最高温度。同时，传热效率的提高，也使得最低温度位置热量值上升，从而使得温度升高，降低系统的温度梯度。

4）热源位置对扩散热阻的影响

（1）单芯片位置对扩散热阻的影响(www.daowen.com)

实验研究表明，热源与基板中心距越大，扩散热阻越大。这是因为热源位置改变，热源与基板中心距越大，热源就不断地向系统边缘移动，从而使得边缘效应越来越明显。这就使得水平方向热阻增大，系统的扩散热阻增大，系统最高温度上升，温度梯度增高，影响散热效果。所以，在设计的时候要尽量避免边缘效应。

（2）多芯片排列方式和间距对扩散热阻的影响

多芯片封装时，除了要考虑单个芯片位置对扩散热阻的影响，还要考虑各芯片之间的热耦合作用，因此芯片间距对扩散热阻也有明显的影响。

祁姝琪［56］研究了6颗芯片单排与双排两种不同分布方式热阻随间距的变化（见图5-36）。由热场分布图可见，在各LED芯片之间存在明显的热耦合现象：处于中间位置的芯片温度最高，处于两旁的芯片温度分布不均匀，离中间芯片越近的部分温度越高。

图5-36　LED芯片单双排排列示意图及热场分布图

张金龙［50］研究了2×2个芯片对称分布时不同间距对扩散热阻的影响。通过改变芯片间距，可以测量扩散热阻和总热阻的变化（见图5-37）。对比总热阻和扩散热阻，发现总热阻随扩散热阻的变化而变化，且变化幅度基本相同；同时，发现扩散热阻随芯片位置的变化有最小值，此时芯片位置分布为最优分布。

闫泉喜［57］研究了9颗和16颗LED的COB封装方式（见图5-38）。9颗芯片封装排布以单环分布结温最低，16颗芯片封装排布以6＋10双环分布结温最低。可见，基板表面环形排列封装模组的散热性能优于常规的阵列排布封装模组，依据芯片数量和载热量的多少，合理调节内外环热负荷量降低芯片温度。

在多芯片LED封装中，总功率较大，模块将会产生更多的热量，芯片的排布影响内部通道热阻，芯片间适当的距离有利于散热，相对间距较小会导致各LED芯片间的热耦合影响变大，这要求在进行大功率LED多芯片COB封装热设计时，需要选择适当的排列方式和芯片间距。

图5-37　不同位置芯片分布及热阻变化趋势

图5-38　9颗和16颗LED芯片不同排列方式温度分布图