芯片封裝結構的散熱分析

隨著封裝結構越來越小型化,我們越來越需要仔細評估芯片封裝結構的散熱效應,對于產品可靠性的影響。以及相關熱應力對于芯片性能的影響。設計出合理的散熱封裝結構可以有效的提高產品性能,本文以常見BGA封裝結構為例,采用ANSYS穩態散熱對封裝結構進行分析。雖然模型很簡單,但是對于封裝結構的優化設計很有幫助。

一、模型

BGA的模型主要有芯片,基板,EMC,焊球,粘結層等組成,在建模的時候,我省略了一部分。blob.png

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二、因主要考慮穩態的散熱問題,計算量不大,因此可以采用全模型進行分析。

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三、對以上各層材料都賦予材料參數,熱導率可由材料供應商出獲得;

四、熱源主要為芯片產生的熱,可以根據功率和芯片面積進行換算。本例子中,芯片的熱生產率設定為0.075w/mm^2;

五、熱對流換熱系數設定為2e-4 w/(mm^2*K)

六、模型外面還會通過輻射進行散熱,可以設定底部或者上部材料的黑度值為0.9;

七、環境溫度設置為22C;

八、計算的結果如下:

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可以看出,在該工作功率下,芯片的溫升僅為31C。

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