张 琦，曾燕萍，袁伟星，张景辉

（中科芯集成电路有限公司，江苏无锡214072）

1 引言

大功率高性能系统级封装（System-in-Package，SiP）具有功能极大化、尺寸微小化、多功能材料和丰富的有源或无源元件等特点。集成在SiP中的组件由于间距不断减小造成热流密度急剧增加，容易产生“热点”问题，对SiP的可靠性产生影响[1-3]。为实现电气互连，需要提高基板走线密度并增加平面、过孔的数量，大量的电流经电源分配网络最终流入各个组件的管脚。流过导体的电流将产生焦耳热从而影响SiP整体的温度分布，与此同时温度分布的改变将影响导体的导电率以及介质的介电常数，可能引发信号完整性问题并且影响到SiP的电压、电流分布。直流压降是电源噪声的一部分，而电源噪声会引起芯片纹波噪声门限和设计裕度降低[4]，从而影响器件稳定工作，因此需要综合考虑电和热的相互影响，也就是电热耦合分析。文献[5]对视频处理电路进行电热耦合分析，发现焦耳热会提高器件的最高温度。文献[6]以一款LFBGA芯片为例进行电热耦合分析，以热阻和功率分布为基准来判断计算的收敛性，经多次迭代得到稳定的电热耦合结果。文献[7]对PCB进行电热耦合分析，讨论电路中走线、过孔分布以及焦耳热对温度分布的影响并提出热流控制概念，对PCB各向异性导热率进行优化。

目前，多数电热耦合仿真分析的对象是较为简单的组件，缺乏对大功率高性能SiP的研究分析，并且缺少对供电系统影响的讨论。……