芯片封装结构散热性能分析

随着封装结构越来越小型化，我们越来越需要仔细评估芯片封装结构的散热效应，对于产品可靠性的影响。以及相关热应力对于芯片性能的影响。设计出合理的散热封装结构可以有效的提高产品性能，本文以常见BGA封装结构为例，采用ANSYS稳态散热对封装结构进行分析。虽然模型很简单，但是对于封装结构的优化设计很有帮助。

一、模型

BGA的模型主要有芯片，基板，EMC，焊球，粘结层等组成，在建模的时候，我省略了一部分。

二、因主要考虑稳态的散热问题，计算量不大，因此可以采用全模型进行分析。

三、对以上各层材料都赋予材料参数，热导率可由材料供应商出获得；

四、热源主要为芯片产生的热，可以根据功率和芯片面积进行换算。本例子中，芯片的热生产率设定为0.075w/mm^2;

五、热对流换热系数设定为2e-4 w/(mm^2*K)

六、模型外面还会通过辐射进行散热，可以设定底部或者上部材料的黑度值为0.9；

七、环境温度设置为22C；

八、计算的结果如下：

可以看出，在该工作功率下，芯片的温升仅为31C。

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