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溫度依賴線性彈性材料封裝的熱翹曲模擬

在現代電子設計中,與熱管理相關的挑戰呈上升趨勢,因爲較高的溫度梯度會影響功耗和性能,在器件的不同部分造成應力和翹曲。而且隨著 3D 和 2.5D IC 設計逐漸改用先進封裝,電子設備熱翹曲的數值分析成爲設計過程中的關鍵環節。因為要實現可靠的組裝表面黏著技術 (SMT),必須瞭解封裝翹曲隨溫度的變化情况;否則,可能會出現焊接點拉伸或開路等表面黏著缺陷。借助可靠的數值工具,設計人員能夠進行早期設計分析,準確預測翹曲,從而縮短設計流程。

熱管理方面的挑戰日益嚴峻,必須在設計周期早期解决這些問題。爲此,Cadence 開發了 CelsiusTM Thermal Solver —— 業界首個用於系統分析的完整電熱協同模擬工具,可在系統層面進行多物理場模擬,支援熱分析和應力分析,其結合了應力分析所需的關鍵技術:首先是考慮熱膨脹和熱膨脹係數 (CTE) 不匹配引起的變形,其次是依賴於溫度的材料特性。 一些常見的材料,如底部填充膠和環氧樹脂,在特定溫度範圍內會發生玻璃化轉變,因此機械性能在這一溫度範圍附近會發生顯著變化。這些特性高度依賴溫度,通常用於减少因重要器件之間的熱膨脹係數不匹配而導致的變形或翹曲。

本書為 PDF 版本,共 8 頁,使用具有溫度依賴的線性彈性材料和多層幾何形狀的半導體封裝,演示 Celsius Thermal Solver 的熱翹曲模擬能力,並將幾個實例的解析解和文獻中的影像雲紋 (Shadow Moire) 實驗測量結果與數值模擬結果進行比較,其模擬結果和測量結果的關聯度很高,驗證了 Celsius Thermal Solver 進行熱翹曲分析的準確性。

本書重點

產品簡介

研究方法

熱膨脹係數不批配導致翹曲

溫度依賴性材料

倒裝晶片封裝示例

模擬結果

倒裝晶片封裝翹曲分析

結論

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中文版授權轉載出處 (映陽科技協同校閱)

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