系統(tǒng)級(jí)封裝的溫度場(chǎng)仿真技術(shù)研究.pdf

1、系統(tǒng)級(jí)封裝可以將多個(gè)具有不同功能的有源或者無源電子器件集成封裝在一個(gè)結(jié)構(gòu)中，實(shí)現(xiàn)多功能的系統(tǒng)。它已經(jīng)成為微電子行業(yè)主流的封裝技術(shù)。隨著系統(tǒng)級(jí)封裝技術(shù)的不斷成熟并伴隨著封裝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)電子器件的不斷小型化，封裝結(jié)構(gòu)的集成密度急劇增加，導(dǎo)致系統(tǒng)級(jí)封裝的熱問題變得越來越復(fù)雜，給封裝結(jié)構(gòu)的分析和集成設(shè)計(jì)帶來了諸多挑戰(zhàn)?？焖贉?zhǔn)確地對(duì)系統(tǒng)級(jí)封裝中的溫度場(chǎng)進(jìn)行建模仿真對(duì)電路系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)具有非常重要的作用。
　　本文主要研究三維溫度場(chǎng)的快速仿真技術(shù)

2、，分別采用延遲插入法和交替方向隱式法用于分析系統(tǒng)級(jí)封裝中的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)溫度場(chǎng)問題。與計(jì)算電磁學(xué)中的時(shí)域有限差分法類似，延遲插入法是一種基于迭代的求解方法。該算法的核心思想是通過在等效熱路網(wǎng)絡(luò)中的支路和節(jié)點(diǎn)上分別插入虛擬的熱感和熱容，產(chǎn)生延遲，由此構(gòu)建熱流和溫度的迭代求解公式。其最大的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)在于不需構(gòu)造和求解龐大的矩陣方程，因此，消耗計(jì)算資源少，仿真效率高。在求解瞬態(tài)溫度場(chǎng)問題時(shí)，本文采用的是交替方向隱式法。與直接求解三維瞬態(tài)熱傳導(dǎo)方程

3、的常用隱式差分算法不同，交替方向隱式法通過在每個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)內(nèi)采用分步計(jì)算的方式，將原始的三維離散熱傳導(dǎo)方程轉(zhuǎn)化為三個(gè)一維的離散熱傳導(dǎo)方程，然后采用追趕法等線性復(fù)雜度的算法進(jìn)行快速求解。由于避免了直接求解三維熱傳導(dǎo)方程離散后形成的復(fù)雜矩陣方程，該算法顯著減小了計(jì)算資源的消耗，具有線性的計(jì)算復(fù)雜度，與傳統(tǒng)的求解算法相比具有明顯的效率優(yōu)勢(shì)。同時(shí)交替方向隱式法還具有無條件穩(wěn)定的特點(diǎn)。通過典型算例，和商用仿真軟件COMSOL的結(jié)果比較，驗(yàn)證了本文方