LTCC多芯片功放組件微流道設(shè)計(jì)及散熱特性研究.pdf

1、隨著集成電路加工工藝的發(fā)展，電子芯片的集成度越來(lái)越高，功率越來(lái)越大，而尺寸卻越來(lái)越小，產(chǎn)生越來(lái)越高的熱流密度難以散去。微波集成電路(MMIC)是相控陣天線必不可少芯片，目前軍用功放 MMIC的熱流密度已經(jīng)達(dá)到500W/cm2以上，如果熱量難以消散，雷達(dá)的性能和可靠性將受到嚴(yán)重影響。LTCC是一種優(yōu)秀的多芯片RF封裝材料，但是其導(dǎo)熱率僅有2~5W/m·K，散熱性能差成為制約其封裝密度的主要因素之一。本文針對(duì)基于LTCC的功放MMIC組件進(jìn)

2、行微流道仿真與實(shí)驗(yàn)研究，研究的關(guān)鍵問(wèn)題有五項(xiàng)：LTCC加工工藝與實(shí)驗(yàn)、LTCC基板微流道換熱特性、熱通孔換熱特性、功放組件微流道拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與換熱特性研究、天線子陣熱變形分析。具體工作內(nèi)容包括：
　?。?）介紹了LTCC封裝和做基板的特點(diǎn)，根據(jù)LTCC一體化燒結(jié)的工藝步驟，設(shè)計(jì)本文的實(shí)驗(yàn)試件模型并加工成型。使用加工的LTCC試件做實(shí)驗(yàn)，研究LTCC微流道換熱能力，并對(duì)比分析試驗(yàn)和仿真結(jié)果。
　　（2）研究了沒(méi)有熱通孔的LTC

3、C基板微流道的各種參數(shù)對(duì)換熱性能的影響，分析的參數(shù)包括基板材料熱導(dǎo)率、流道高寬比、入口流速、水力直徑、流道高度、肋壁厚度。分別對(duì)圓形、方形、長(zhǎng)條形三種形狀和尺寸的熱通孔換熱特性進(jìn)行詳細(xì)研究，對(duì)比三種熱通孔散熱效果的優(yōu)劣，發(fā)現(xiàn)圓孔具有最好的散熱效果。然后研究了圓孔情況下，四種微流道肋板布置方案的換熱特性。重點(diǎn)研究了四種方案下PA芯片最高溫度，進(jìn)出口壓降以及熱窗口流固耦合面的傳熱系數(shù)。分析得到最佳方案四和次之方案二。
　?。?）研究了

4、多芯片功放組件的LTCC基板微流道換熱特性。首先根據(jù)LTCC的加工工藝說(shuō)明LTCC基板內(nèi)部流道的構(gòu)建方法，設(shè)計(jì)雙向平行流道和單向平行流道的流道拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。然后分別分析兩種流道情況下的仿真結(jié)果，分析的參數(shù)有：平均溫度最高和最低的PA芯片的最高溫度、不同PA芯片的最大溫差、LTCC基板最大溫差、基板溫度標(biāo)準(zhǔn)差、微流道進(jìn)出口壓降。結(jié)果表明雙向平行流道可以滿(mǎn)足熱流密度為100W/cm2的16×16功放組件陣列的冷卻要求。
　?。?）根據(jù)雙向