目前电子器件不断朝着高集成、大功率的方向发展。由于集成电路的发热量迅速提升,热应力以及模块的翘曲变形也不断增大,造成多种芯片失效形式。同样的,在电子系统中,系统内电子元件的故障率随温度的升高呈指数关系而增加。所以,对电子封装器件,以及电子系统进行热分析是一个具有重要意义的研究领域。本文针对典型的多芯片MCM模块,建立了三维有限元数值分析模型。研究了多芯片MCM模块的残余应力与翘曲变形,分析了相关的几何参数对残余应力以及翘曲变形的影响,讨论了MCM结构中焊点的疲劳失效问题。针对某LED红外探照灯系统,根据具体的技术要求,进行了结构设计以及传热性能数值模拟,讨论了降低设备内各关键平面温度的冷却方式。论文的各章节内容安排如下:第一章概述了电子封装技术的发展与研究现状,及LED红外探照灯的研究背景。第二章介绍了相关有限元理论,其中在热应力有限元理论方面介绍了稳态、瞬态传热原理以及热应力的计算。数值传热学的有限元理论介绍了耦合传热以及流体动力学的数值模拟方法。第三章对ANSYS有限元分析软件进行了介绍,并总结了本文用到的相关模块。第四章对多芯片MCM模块进行了可靠性分析。主要分析了加装热沉前后的MCM模块的残余应力与翘曲变形,分析了芯片间距和部分部件的厚度对残余应力和翘曲变形的影响以及焊点的疲劳失效问题。第五章对LED红外探照灯的结构传热性能进行了数值分析。设计了一台LED红外探照灯,并对它的传热性能进行了模拟,数值结果与实验值的比较验证了所建模型的可靠性。对探照灯结构进行了优化设计,改进了探照灯结构并进行了相应的数值模拟与优化工作。最后探讨了在强制风冷情况下探照灯内的温度场和流场分布。本章内容为提高LED红外探照灯的可靠性和冷却方式设计提供了理论依据。