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。blob.png

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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。

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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:

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可以看出,在该工作功率下,芯片的温升仅为31C。

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