晶园级封装的热仿真及参数优化分析文献综述

 2023-11-01 11:11

文献综述

本课题的现状及发展趋势:

芯片尺寸封装(CSP)是继TSOP、BGA之后的新一代封装技术,是由日本三菱公司在1994年提出来的。根据IPC (电子电路互连和封装协会)给出的定义,其封装面积小于芯片面积的1.5倍,极大地提高了封装集成度。通常可以把CSP分为四种主要类型:刚性基板类,柔性电路垫片类,引线框架类和晶圆级组装类。

晶圆级芯片尺寸封装(WLCSP)是属于芯片尺寸封装的一种,其基本工艺思路是先在圆片上完成IC加工,然后直接在圆片上加工出IC互连接口,采用SMT技术进行倒装互连,再进行相关的测试和老化,最后分割圆片直接得到IC成品。封装后的体积与IC裸芯片基本相同。这种工艺与传统封装有显著的区别,它整合了芯片的前端和后端工艺,整个工艺流程可以做到最优化。WLCSP引入了重布线(RDL)和凸点(Bumping)技术,采用标准的贴片工艺,可以实现圆片级互联,提高互联密度,是实现高密度、高性能3D叠层封装的重要技术。自1998年WLCSP技术问世以来,它已经广泛应用于手机、闪速存储器、EEPROM、高速DRAM、SRAM、LCD驱动器、射频器件、逻辑器件和模拟器件等领域。

本课题的价值:

随着电子封装向小型化、高密度发展,近几年高速发展起来的晶圆级芯片尺寸封装(WLCSP)成为目前主流的封装形式之一。WLCSP引入了重布线(RDL)和凸点(Bumping)技术,有效地减小了封装的体积,是实现高密度、高性能封装的重要技术,很好地满足便携式电子产品尺寸不断减小的需求。但随着小型化、复合化的发展,在器件工作的过程中,由于电流频繁的通过,据焦耳定律,传递电流将电能转化为热能,从而导致器件工作环境的恶化,从而影响到其的性能,严重时会损毁器件,降低期间的可靠性与性能。在集成电路中芯片功耗渐渐增加,导致芯片核心的温度逐渐变高,也对集成电路的进一步发展形成了制约,芯片散热问题也随之成为了需要重点研究并解决的对象之一。

为了解决这个问题,人们一般会采用前端设计的方法,通俗而言是在制造出具体产品之前,通过专业的热仿真软件对设计模型进行仿真和模拟分析并对其进行优化。本次毕设采用了有限元分析软件ANSYS Workbench,建立了WLCSP封装的热仿真模型,并且仿真分析了不同参数情况下的WLCSP封装热稳态的温度分布情况,然后对芯片到环境之间的热阻进行计算。由分析热阻的变化得到各参数对封装器件热性能的影响规律,为提高封装器件热性能的改进方案提供参考和依据,达到节约时间和经济成本的目的。

参考文献:

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