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基于灰色关联分析的芯片布局和散热器 结构参数优化

2021-07-06张荣锋王勇刘涛

装备环境工程 2021年6期

张荣锋,王勇,刘涛

(卡斯柯信号有限公司,上海 200071)

随着集成电路和半导体制造技术的不断发展,印制电路板上的芯片向紧凑化、高功率密度、低热阻、多功能集成封装等方向发展,元器件等问题也日益显著,导致电子设备的热失效率不断攀升。对于PBGA、IGBT等半导体器件,通常存在铜层、硅基材料、焊点等多层不同热膨胀系数材料接触界面。工作温升的下降不仅意味着器件工作的结点温度下降,还会有助于降低器件工作和开关机过程中功率循环产生的热应力,对器件长期工作可靠性有重要意义[1-2]。芯片良好的散热条件一直以来都是研究人员关注的问题。

在一些高可靠性系统中,通常使用二乘二取二,三取二的冗余系统硬件设计。在结构空间有限时,为最大限度优化关键器件温度,多芯片共用散热器是一种常用的解决手段。

国内外相关专家学者针对散热器的散热性能影响因素进行了相关理论和实验研究。如高天琦等[3]研究了平板热管散热器传热特性,并对其结构进行了优化,通过建立系统热阻模型,计算分析了不同结构参数和外部参数对于传热性能的影响。李斌等[4]利用翅片开缝等设计思想,对电子器件空气冷却平片散热器中的翅片进行了改进, 并对不同分布的开缝翅片等散热器进行了数值模拟,提出了一种新型散热器翅片分布结构。潘科旭[5]对单芯片散热器的热源与散热器面积比值、散热器热传导系数、PCB板厚及热源位置等因素对于系统扩散热阻的影响进行了数值仿真实验研究。……

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