多芯片組件（MCM）的熱建模和熱分析研究.pdf

1、隨著多芯片組件(MCM)的發(fā)展，對(duì)多熱源耦合條件下MCM熱模擬分析技術(shù)要求越來(lái)越迫切，不僅要求能夠解決復(fù)雜三維熱分布問(wèn)題，而且對(duì)模擬結(jié)果的精度也提出了更高的要求。本論文運(yùn)用有限元方法，借助于ANSYS軟件對(duì)應(yīng)用于某種特殊場(chǎng)合的MCM溫度分布和倒裝焊封裝中復(fù)合SnPb焊點(diǎn)在熱循環(huán)載荷作用下的應(yīng)力、應(yīng)變分布以及焊點(diǎn)的形態(tài)對(duì)其應(yīng)力應(yīng)變的影響進(jìn)行了模擬和分析。 首先針對(duì)應(yīng)用于某種特殊場(chǎng)合的MCM建立了三維有限元模型，求解其溫度場(chǎng)分布，并

2、研究了各種不同的冷卻措施對(duì)其溫度分布的影響，目的在于為多芯片組件的熱設(shè)計(jì)提供必要的技術(shù)參數(shù)。并建立了陶瓷球柵陣列(CBGA)封裝的三維有限元模型，模擬出熱載荷作用下CBGA封裝的三維熱應(yīng)力應(yīng)變分布，得出對(duì)于以中心芯片為主要熱源的CBGA的等效應(yīng)力應(yīng)變最大處一般集中在芯片與焊料結(jié)合面中心的焊料邊緣處。 根據(jù)以上分析的結(jié)論，建立了主要針對(duì)焊點(diǎn)部分的倒裝焊封裝模型，模擬并分析了倒裝焊封裝中復(fù)合SnPb焊點(diǎn)在熱循環(huán)過(guò)程中的應(yīng)力、應(yīng)變的分

3、布。通過(guò)模擬分析，觀察到SnPb焊料的蠕變行為和應(yīng)力松弛現(xiàn)象，得到了如下結(jié)論：(1)外側(cè)焊點(diǎn)經(jīng)受的應(yīng)力、應(yīng)變范圍比內(nèi)側(cè)焊點(diǎn)大。(2)焊點(diǎn)的最高應(yīng)力區(qū)域出現(xiàn)在Sn60Pb40焊料的最外緣處；最高應(yīng)變區(qū)域出現(xiàn)在 Pb90Sn10焊料與凸點(diǎn)下金屬層(UBM)接觸面的最上緣處。 以提高焊點(diǎn)可靠性為目的，建立了單個(gè)焊點(diǎn)的三維模型，相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)模型分別對(duì)焊點(diǎn)的半徑、高度以及間距加以調(diào)整，研究了不同形態(tài)的CBGA焊點(diǎn)的熱力行為。得出了具有較為理