基于重分布封裝的芯片熱力特性分析.pdf

1、重分布封裝（RCP）技術(shù)是近期出現(xiàn)的一種應(yīng)用于芯片封裝的創(chuàng)新型技術(shù)。與傳統(tǒng)的封裝技術(shù)相比，其以重分布層代替芯片基板所帶來(lái)的封裝小型化、微型化的特征對(duì)多芯片系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)具有顯著的推進(jìn)作用，目前該項(xiàng)封裝技術(shù)已經(jīng)引起了全世界范圍內(nèi)的研究學(xué)者的關(guān)注。然而，芯片封裝密度的提高，所帶來(lái)的散熱問(wèn)題以及由此引發(fā)的封裝可靠性問(wèn)題成為該封裝技術(shù)發(fā)展的瓶頸之一。
　　數(shù)值分析法是工程計(jì)算領(lǐng)域常用的分析方法。在各種數(shù)值分析法中，有限元分析（FEM）法能

2、夠最有效、準(zhǔn)確的解決本研究所涉及的多物理場(chǎng)耦合的問(wèn)題，因此，本文采用了有限元法進(jìn)行相關(guān)的模擬與仿真。相對(duì)于傳統(tǒng)封裝熱分析中依靠設(shè)定換熱系數(shù)來(lái)模擬對(duì)流散熱的情況，本文首先利用功率載荷法，以硅片的熱耗散功率為載荷，通過(guò)在模型中設(shè)置風(fēng)道，在進(jìn)風(fēng)口直接施加相應(yīng)的流動(dòng)條件，以此來(lái)模擬強(qiáng)制對(duì)流對(duì)芯片封裝體的溫度場(chǎng)影響情況。在自然對(duì)流的情況下，計(jì)算了本文中所建的RCP封裝模型的溫度場(chǎng)分布，鉛錫系焊球和無(wú)鉛焊球?qū)Ψ庋b體峰值溫度的影響；在0~4m/s的風(fēng)

3、速條件下，計(jì)算了芯片封裝體峰值溫度的變化、封裝系統(tǒng)熱阻的變化，并得出了相關(guān)的關(guān)系曲線(xiàn)，以及在不同熱耗散功率下，滿(mǎn)足芯片適宜工作溫度時(shí)需要施加的具體流動(dòng)條件。
　　以應(yīng)用功率載荷法分析固流耦合場(chǎng)時(shí)的計(jì)算數(shù)據(jù)為依據(jù)，采用溫度載荷的分析方法，以具體的溫度值為載荷，綜合表征各種強(qiáng)制對(duì)流條件，模擬RCP芯片在不同流動(dòng)條件下的熱應(yīng)力分布情況。根據(jù)本文的計(jì)算結(jié)果，RCP芯片模型最大應(yīng)力值的數(shù)量級(jí)為108Pa。在自然對(duì)流和4m/s的風(fēng)速條件下，封