导　　师： 李国元; 周斌

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 三维叠层芯片的封装方式已经成为系统级封装技术发展的主要趋势。然而,与常规的单芯片相比,堆叠封装方式封装了更多的裸芯片,其内部热源相互影响,热耦合更强,发热密度显著增大,这将使得叠层芯片内部的热场比单片集成电路更复杂,因而可能会造成更为严重的热可靠性问题。预测叠层芯片在所给功率下各芯片的温度将对芯片热可靠性设计和芯片自身散热特性评估有重要意义和应用价值。本文依据JESD51-2标准,利用设计好的6层叠层裸芯片进行热测试实验,采用测量各层芯片上温敏电阻线的电阻间接获取芯片温度的方法,研究分析了叠层芯片的热流路径。利用FloTHERM热仿真软件建立了叠层芯片的热仿真模型,并从仿真的角度分析了叠层芯片的热场分布。采用叠层芯片红外热成像实验,对比分析了红外测温结果和仿真结果后发现所建立的仿真模型是合理的。基于热线性叠加原理提出了预测叠层芯片温度的热阻矩阵方法,基于芯片内部叠层结构提出了热阻网络模型,利用实验数据分析验证了这两种方法预测叠层芯片温度的正确性。利用4因素3水平的正交实验并通过仿真的方法研究了叠层芯片粘接层厚度、芯片厚度、芯片面积、芯片层数等因素对叠层芯片散热性能的影响,发现芯片面积是影响芯片散热的最显著因素,并确定了散热较好的叠层结构。通过测量叠层芯片在经历了高温(125℃)和温度循环(-65℃~150℃)试验条件下各层裸芯片的温度,研究了在高温和温度循环环境试验下叠层芯片散热性能的退化规律,发现芯片散热性能在早期试验中退化速率比后期快,顶层芯片散热性能比其他层芯片退化更严重。更多还原

关 键 词： 叠层芯片 热分析 热阻矩阵 热阻网络

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