LTCC封装散热通孔的仿真与优化设计

低温共烧陶瓷（LTCC）封装散热通孔设计是集成电路封装设计的重要内容之一。以某CLCC40型LTCC外壳为例,使用有限元仿真软件对几种不同的散热通孔设计进行3D建模和稳态热仿真。通过对比芯片结到外壳的热阻仿真结果,得到了散热通孔的优化设计方案。仿真结果表明,采用该设计的LTCC外壳的散热效果优于质量分数为92%的氧化铝陶瓷外壳,但略差于氮化铝陶瓷外壳。     

有关QFN72和CQFN72的热阻计算

文章介绍了QFN72和CQFN72结到外壳的等效热路分析及结到外壳热阻θJC的简化计算方法,结果表明原设计下CQFN72的热阻约为1.25 K·W-1,几乎是QFN72的一倍。优化CQFN热设计的主要途径是适当减薄陶瓷基板厚度、在陶瓷基板中嵌入钨柱阵列、芯片减薄和采用金基焊料焊接等。从CQFN热设计考虑,不应在主散热区热沉下采用4J29或4J42焊接垫片,否则会使热阻θJC增大10%以上。     

CSOP型陶瓷小外形外壳工艺研究

介绍了CSOP型陶瓷小外形外壳的结构特征及产品的关键工艺技术解决方案。对提高隔离电阻电压、降低水汽含量以提高气密性筛选合格率、外引线共面性、瓷体外观控制、印刷和穿孔注浆精度等5项专题进行了较深入的研究。研究成果能较好地指导CSOP型陶瓷小外形外壳的批量生产。     

陶瓷四边引线扁平外壳设计中的几个问题

陶瓷四边引线扁平外壳由于其具有I/O端子数多、重量轻、体积小、表贴式的特点,可 较好地满足集成电路芯片高可靠性封装要求。文章叙述了CQFP陶瓷四边引线扁平外壳设计中应注意的 一些问题。如对产品结构、内引线键合指、外引线外形、互连孔位置等关键技术工艺进行周密设计,才 能保证产品的质量。     

新型高效冷却热沉设计及其流体热力学模拟

为了满足高功率密度的激光二极管列阵叠层的封装需求,设计了新型小通道高效冷却热沉,并利用Ansys-Fluent软件模拟了它的热特性和冷却水的流动特性。相对于传统的宏通道热沉,小通道热沉的有效散热面积的增加大大提高了其散热效果。同样的散热需求下,小通道热沉所需冷却水水流流速更低,因此也就降低了对水冷机的水压要求。对于不同散热要求的高功率密度激光二极管叠层封装的热沉设计,可根据本文所述的流体热力学模拟方法及其详细的数据分析,对该类小通道热沉进行结构参数优化、热特性仿真及所需冷却水流速的预估。所设计的高效冷却小通道热沉结构具有加工简单,成本低,且方便耐用、寿命长等优点,是高功率密度激光二极管叠层器件封装的有效散热热沉结构。     

热路、热阻和散热板设计

<正> 在制作功率放大器、稳压电源等大电流设备之前,不仅要对这些设备进行电路设计,还必须进行散热设计。散热设计不当,不是烧毁价格较高的功率管或功率型集成电路,就是散热板太大,耗材、占空间,或功率器件的余量过大,造成设备资源浪费。要学会散热设计,首先要了解热路和热阻等基本概念。 1.热路 热路即热传导通过的路径。 半导体器件的热量产生在PN结上,通过器件内部结构传到外壳,再散发到周围空气中。由于器件外壳不可能太大,与空气接触面积不够,所以,大功率器件都要采用散热板扩大其外壳与空气的接触面积,加快散热过程。因此,普通半导体管的热路为PN结→管壳→空气,功率型器件的热路则为PN结→管壳→散热板→空气。     

便携式密封电子设备的自然散热设计

对便携式密封电子设备的自然散热设计进行了介绍,分析了影响设备温度的因素,阐述了密封电子设备自然散热设计的要点,使用热分析软件ANSYS-Icepak进行仿真,提出的利用隔热板分隔散热区域的设计思路,设计了铝板嵌铜的底板,平衡了散热能力与重量的矛盾,优化了机箱外壳结构参数,对散热肋片进行了减重设计。仿真和实验表明,某便携式超短波设备功耗146 W,在环境温度55℃条件下的满足散热要求,同时将整机重量控制在15 kg以内。     

小节距CQFN外壳设计与加工工艺研究

基于高温共烧陶瓷（HTCC）技术,研制出0.4 mm节距的陶瓷四边无引线扁平外壳（CQFN）。采用有限元分析软件对外壳的结构可靠性进行仿真优化,优化结果表明外壳受到的应力小于陶瓷的抗弯强度;利用电磁仿真软件对外壳的高频传输性能进行仿真优化,通过优化侧面空心金属化过孔结构、空心过孔与接地共面波导的过渡结构等,实现整体传输路径50Ω阻抗匹配。利用矢量网络分析仪和探针台对制作的外壳进行了高频传输性能的测试,测试结果表明,在DC～26 GHz频段内,外壳射频端回波损耗小于15 dB,插入损耗小于0.5 dB。设计的外壳结构和射频端口传输模型可以有效地应用到其他高频CQFN封装外壳设计中。     

基于高导热率石墨膜的GaN半桥功率器封装散热研究北大核心CSCD

本文针对激光雷达转镜扫描电机对调速精度、频率和运动幅度的需求,提出了一种基于高热导率石墨膜的GaN半桥功率器封装方案。仿真结果表明,与环氧玻璃布层压板(FR-4)基板、FR-4基板+铜散热片、陶瓷基板三种散热结构相比,采用FR-4基板+导热石墨膜散热结构的GaN半桥功率器,制备成本较低、工艺复杂度可控、成品质量轻、散热性能好,最高可降温32.6℃,散热性能可提升29.6%。导热底部填充胶起到热耦合作用,在石墨膜封装结构中不可或缺。换热系数可影响散热性能,在其他散热影响因素无法再优化情况下,可通过增加换热系数提高散热效果。本文研究结果对高频、高功率密度、小尺寸功率器件封装热设计具有一定的参考和指导意义。     

金属盖板对陶瓷外壳结构可靠性的影响研究

系统级封装用陶瓷外壳的金属盖板尺寸一般较大,在可靠性试验的过程中,应力会通过金属盖板的弹性变形传递到陶瓷外壳上,导致陶瓷外壳侧壁出现明显的应力集中现象。采用有限元方法对封盖后的陶瓷外壳的可靠性试验进行了分析,研究了金属盖板的材质及结构对陶瓷外壳可靠性的影响规律,为该类外壳的金属盖板设计提供了可靠的理论依据,避免了由于金属盖板设计不合理而导致陶瓷外壳开裂或由于金属盖板下陷导致器件失效等问题。合理的金属盖板结构对于解决可靠性试验中的失效问题及提高器件的可靠性具有重要的作用。