系統(tǒng)級封裝的溫度場仿真技術(shù)研究.pdf

1、系統(tǒng)級封裝可以將多個具有不同功能的有源或者無源電子器件集成封裝在一個結(jié)構(gòu)中，實現(xiàn)多功能的系統(tǒng)。它已經(jīng)成為微電子行業(yè)主流的封裝技術(shù)。隨著系統(tǒng)級封裝技術(shù)的不斷成熟并伴隨著封裝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)電子器件的不斷小型化，封裝結(jié)構(gòu)的集成密度急劇增加，導(dǎo)致系統(tǒng)級封裝的熱問題變得越來越復(fù)雜，給封裝結(jié)構(gòu)的分析和集成設(shè)計帶來了諸多挑戰(zhàn)?？焖贉?zhǔn)確地對系統(tǒng)級封裝中的溫度場進(jìn)行建模仿真對電路系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計具有非常重要的作用。
　　本文主要研究三維溫度場的快速仿真技術(shù)

2、，分別采用延遲插入法和交替方向隱式法用于分析系統(tǒng)級封裝中的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)溫度場問題。與計算電磁學(xué)中的時域有限差分法類似，延遲插入法是一種基于迭代的求解方法。該算法的核心思想是通過在等效熱路網(wǎng)絡(luò)中的支路和節(jié)點(diǎn)上分別插入虛擬的熱感和熱容，產(chǎn)生延遲，由此構(gòu)建熱流和溫度的迭代求解公式。其最大的特點(diǎn)和優(yōu)勢在于不需構(gòu)造和求解龐大的矩陣方程，因此，消耗計算資源少，仿真效率高。在求解瞬態(tài)溫度場問題時，本文采用的是交替方向隱式法。與直接求解三維瞬態(tài)熱傳導(dǎo)方程

3、的常用隱式差分算法不同，交替方向隱式法通過在每個時間步長內(nèi)采用分步計算的方式，將原始的三維離散熱傳導(dǎo)方程轉(zhuǎn)化為三個一維的離散熱傳導(dǎo)方程，然后采用追趕法等線性復(fù)雜度的算法進(jìn)行快速求解。由于避免了直接求解三維熱傳導(dǎo)方程離散后形成的復(fù)雜矩陣方程，該算法顯著減小了計算資源的消耗，具有線性的計算復(fù)雜度，與傳統(tǒng)的求解算法相比具有明顯的效率優(yōu)勢。同時交替方向隱式法還具有無條件穩(wěn)定的特點(diǎn)。通過典型算例，和商用仿真軟件COMSOL的結(jié)果比較，驗證了本文方