LTCC多芯片功放組件微流道設計及散熱特性研究.pdf

1、隨著集成電路加工工藝的發(fā)展，電子芯片的集成度越來越高，功率越來越大，而尺寸卻越來越小，產生越來越高的熱流密度難以散去。微波集成電路(MMIC)是相控陣天線必不可少芯片，目前軍用功放 MMIC的熱流密度已經達到500W/cm2以上，如果熱量難以消散，雷達的性能和可靠性將受到嚴重影響。LTCC是一種優(yōu)秀的多芯片RF封裝材料，但是其導熱率僅有2~5W/m·K，散熱性能差成為制約其封裝密度的主要因素之一。本文針對基于LTCC的功放MMIC組件進

2、行微流道仿真與實驗研究，研究的關鍵問題有五項：LTCC加工工藝與實驗、LTCC基板微流道換熱特性、熱通孔換熱特性、功放組件微流道拓撲結構設計與換熱特性研究、天線子陣熱變形分析。具體工作內容包括：
　　（1）介紹了LTCC封裝和做基板的特點，根據(jù)LTCC一體化燒結的工藝步驟，設計本文的實驗試件模型并加工成型。使用加工的LTCC試件做實驗，研究LTCC微流道換熱能力，并對比分析試驗和仿真結果。
　　（2）研究了沒有熱通孔的LTC

3、C基板微流道的各種參數(shù)對換熱性能的影響，分析的參數(shù)包括基板材料熱導率、流道高寬比、入口流速、水力直徑、流道高度、肋壁厚度。分別對圓形、方形、長條形三種形狀和尺寸的熱通孔換熱特性進行詳細研究，對比三種熱通孔散熱效果的優(yōu)劣，發(fā)現(xiàn)圓孔具有最好的散熱效果。然后研究了圓孔情況下，四種微流道肋板布置方案的換熱特性。重點研究了四種方案下PA芯片最高溫度，進出口壓降以及熱窗口流固耦合面的傳熱系數(shù)。分析得到最佳方案四和次之方案二。
　?。?）研究了

4、多芯片功放組件的LTCC基板微流道換熱特性。首先根據(jù)LTCC的加工工藝說明LTCC基板內部流道的構建方法，設計雙向平行流道和單向平行流道的流道拓撲結構。然后分別分析兩種流道情況下的仿真結果，分析的參數(shù)有：平均溫度最高和最低的PA芯片的最高溫度、不同PA芯片的最大溫差、LTCC基板最大溫差、基板溫度標準差、微流道進出口壓降。結果表明雙向平行流道可以滿足熱流密度為100W/cm2的16×16功放組件陣列的冷卻要求。
　?。?）根據(jù)雙向