數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)《第4-7章》課件-第5章

第五章電子器件封裝熱設(shè)計(jì)5.1電子芯片封裝結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力電子封裝的含義是指通過對(duì)電路芯片進(jìn)行包裝，達(dá)到保護(hù)電路芯片，使其免受外界環(huán)境影響的目的。電路元件行業(yè)的迅速發(fā)展，導(dǎo)致芯片的集成度不斷提高，發(fā)熱功率也隨之增加。非均勻交變溫度場(chǎng)及元件組成部分熱膨脹系數(shù)存在差異這兩個(gè)因素導(dǎo)致產(chǎn)品內(nèi)部出現(xiàn)熱應(yīng)力及應(yīng)力集中問題，這些問題嚴(yán)重影響著電路設(shè)計(jì)的可靠性。所以需要在生產(chǎn)之前建立熱力學(xué)模型，利用有限元方法進(jìn)行數(shù)值分析，從而保證元件正常工作，達(dá)到降低成本的目的。電路元件的使用壽命與內(nèi)部出現(xiàn)的熱應(yīng)力分布情況息息相關(guān)，故而需要用到溫度場(chǎng)理論對(duì)電路元件模型進(jìn)行溫度分布分析，進(jìn)而將所得出的溫度分布情況運(yùn)用熱彈性力學(xué)理論進(jìn)行二次分析，最終得到元件內(nèi)部應(yīng)力分布。在知道應(yīng)力分布之后，只需采用力學(xué)中的強(qiáng)度理論、疲勞壽命理論進(jìn)行校正，便知元件工作狀況是否合適或者去推測(cè)元件可以正常工作的壽命。第五章電子器件封裝熱設(shè)計(jì)5.1電子芯片封裝結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力1.1溫度場(chǎng)計(jì)算溫度的變化會(huì)導(dǎo)致物體產(chǎn)生熱脹冷縮現(xiàn)象，芯片在工作與非工作時(shí)溫度會(huì)有很大變化。由于受到部件的外部結(jié)構(gòu)或內(nèi)部約束的限制，使得溫度變化而產(chǎn)生的脹縮不能自由進(jìn)行，那么這些結(jié)構(gòu)或部件內(nèi)將產(chǎn)生熱應(yīng)力。溫度場(chǎng)是指某一瞬間，空間中所有各點(diǎn)溫度分布的總稱。溫度場(chǎng)是個(gè)數(shù)量場(chǎng)，可以用一個(gè)數(shù)量函數(shù)來(lái)表示：式中x，y，z為空間直角坐標(biāo)，t為時(shí)間。運(yùn)用導(dǎo)熱微分方程可以求解出溫度場(chǎng)。導(dǎo)熱微分方程：第五章電子器件封裝熱設(shè)計(jì)5.1電子芯片封裝結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力如果物體無(wú)內(nèi)熱源，則微分方程變?yōu)檎麄€(gè)微分方程的意義即為單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入單位體積的熱量必然等于單位時(shí)間該單位體積內(nèi)物質(zhì)的內(nèi)能增量。物體中的溫度場(chǎng)的確定還依賴于熱傳遞問題的解決。第五章電子器件封裝熱設(shè)計(jì)5.1電子芯片封裝結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力要求解瞬態(tài)溫度場(chǎng)需要給定邊界條件和初始條件，這樣才能在通解中找出具體問題的特解。1.初始條件初始條件是指初始時(shí)刻溫度場(chǎng)的分布情況，一般情況如下：若在初始時(shí)刻,溫度場(chǎng)內(nèi)各處恒定并且為同一常數(shù),則初始條件為：2.邊界條件邊界條件描述的是溫度場(chǎng)在邊界上的狀況,邊界條件分為以下三種類型。1)第一類邊界條件(剛性邊界條件)若溫度場(chǎng)某部分邊界S1上的任意點(diǎn)處各時(shí)刻的溫度已知，則這樣的邊界條件叫做第一類邊界條件，可表示為這種邊界條件相當(dāng)于彈性力學(xué)中的已知位移邊界,所以叫剛性邊界。第五章電子器件封裝熱設(shè)計(jì)5.1電子芯片封裝結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力2)第二類邊界條件(自然邊界條件-傳導(dǎo)邊界)若溫度場(chǎng)的某部分邊界S2上任一點(diǎn)處，各個(gè)時(shí)刻的法向傳導(dǎo)熱流強(qiáng)度qS2(M,t)已知，則由第4章傅立葉假設(shè)可得在絕熱邊界上，qS2(M,t)=0，有3)第三類邊界條件(自然邊界條件-對(duì)流和輻射邊界)(1)對(duì)流邊界條件。若溫度場(chǎng)的某部分邊界Sc上任一點(diǎn)處，各個(gè)時(shí)刻的對(duì)流條件已知，則由牛頓公式qc=h(Te-TSc)n，可得從周圍介質(zhì)導(dǎo)入溫度場(chǎng)內(nèi)的熱流強(qiáng)度為第五章電子器件封裝熱設(shè)計(jì)5.1電子芯片封裝結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力據(jù)傅立葉假設(shè)，熱流強(qiáng)度又與溫度梯度成正比,所以在邊界Se上有(2)輻射邊界條件。若溫度場(chǎng)某部分邊界Sr上任一點(diǎn)處,各個(gè)時(shí)刻的輻射條件已知，則由斯忒藩-波爾茲曼定律得到溫度場(chǎng)邊界Sr所受的輻射熱流強(qiáng)度:根據(jù)傅立葉假設(shè),在邊界Sr上應(yīng)有求解溫度場(chǎng)可采用多種方法，一般分為兩大類：一類是精確解法；另一類是近似解法。在熱分析方面主要有有限差分法和有限元法。第五章電子器件封裝熱設(shè)計(jì)5.1電子芯片封裝結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力第五章電子器件封裝熱設(shè)計(jì)5.1電子芯片封裝結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力第五章電子器件封裝熱設(shè)計(jì)5.1電子芯片封裝結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力1.2應(yīng)力場(chǎng)計(jì)算由于溫度變化引起的熱變形受到約束所產(chǎn)生的應(yīng)力，稱為熱應(yīng)力或溫度應(yīng)力。如果器件是由不同材料組成的，即便溫度恒定，但由于材料的熱膨脹系數(shù)不同，也會(huì)導(dǎo)致熱應(yīng)力的產(chǎn)生。當(dāng)計(jì)算比較復(fù)雜的熱應(yīng)力問題時(shí)，需要從靜力學(xué)、幾何學(xué)和物理學(xué)三方面出發(fā)，因此有必要給出相應(yīng)的能量守恒定律、質(zhì)量守恒定律以及動(dòng)量守恒定律。第五章電子器件封裝熱設(shè)計(jì)5.1電子芯片封裝結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力第五章電子器件封裝熱設(shè)計(jì)5.1電子芯片封裝結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力第五章電子器件封裝熱設(shè)計(jì)5.1電子芯片封裝結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力第五章電子器件封裝熱設(shè)計(jì)5.1電子芯片封裝結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力第五章電子器件封裝熱設(shè)計(jì)5.1電子芯片封裝結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力1.2應(yīng)力場(chǎng)計(jì)算解決熱彈性力學(xué)問題可采用兩種方法,即位移解法和應(yīng)力解法。位移解法是以位移作為基本的未知函數(shù)，得到變溫情況下以位移表示的平衡微分方程和應(yīng)力邊界條件，在一定的位移邊界條件下，彈性體內(nèi)因變溫而引起的位移等于等溫情況下受假想體力和假想面力作用時(shí)的位移，再根據(jù)邊界條件進(jìn)行求解，得到應(yīng)力分量。第五章電子器件封裝熱設(shè)計(jì)5.1電子芯片封裝結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力應(yīng)力求解熱彈性問題時(shí)，要求熱應(yīng)力分量滿足平衡微分方程和應(yīng)力邊界條件，同時(shí)還必須滿足變溫情況下的應(yīng)力協(xié)調(diào)方程，最終同樣歸結(jié)為在假想體力和假想面力作用下的等溫問題，從而得到所要求的熱應(yīng)力分量。位移法方程如下:第五章電子器件封裝熱設(shè)計(jì)5.1電子芯片封裝結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力有限元的基本觀點(diǎn)認(rèn)為連續(xù)體是由有限個(gè)單元通過節(jié)點(diǎn)連接起來(lái)的集合體。在應(yīng)力分析中，可根據(jù)一個(gè)單元所受的外力及其位移來(lái)確定這個(gè)單元的勢(shì)能。對(duì)所有單元，將其勢(shì)能疊加起來(lái)可得到連續(xù)體的全部勢(shì)能。當(dāng)該連續(xù)體處于靜力平衡狀態(tài)時(shí)，勢(shì)能取最小值，這就是最小勢(shì)能原理。因此，若給出各單元的外力和位移的關(guān)系，根據(jù)最小勢(shì)能原理，就可求出各節(jié)點(diǎn)的位移。彈性體的溫度場(chǎng)已經(jīng)求得時(shí)，就可以進(jìn)一步求出彈性體各部分的熱應(yīng)力。物體由于熱膨脹只產(chǎn)生線應(yīng)變，剪切應(yīng)變?yōu)榱?。這種由于熱變形產(chǎn)生的應(yīng)變可以看做是物體的初應(yīng)變。計(jì)算熱應(yīng)力時(shí)只需算出熱變形引起的初應(yīng)變?chǔ)?,求得相應(yīng)的初應(yīng)變引起的等效節(jié)點(diǎn)載荷Pε0，然后按通常求解應(yīng)力一樣解得由于熱變形引起的節(jié)點(diǎn)位移α，然后可以由α求得熱應(yīng)力σ。也可以將熱變形引起的等效節(jié)點(diǎn)載荷Pε0與其它載荷項(xiàng)合在一起,求得包括熱應(yīng)力在內(nèi)的綜合應(yīng)力。計(jì)算應(yīng)力時(shí)應(yīng)包括初應(yīng)變項(xiàng):式中:D為單元材料彈性常數(shù)所確定的彈性矩陣;ε0為溫度變化引起的溫度應(yīng)變,它現(xiàn)在是作為初應(yīng)變出現(xiàn)在應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系式中。第五章電子器件封裝熱設(shè)計(jì)5.1電子芯片封裝結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力對(duì)于三維問題是第五章電子器件封裝熱設(shè)計(jì)5.1電子芯片封裝結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力1.3電子芯片熱應(yīng)力問題簡(jiǎn)化分析電子芯片以及PCB之間焊接時(shí)熱應(yīng)力分析可以簡(jiǎn)化成如圖所示的模型。各種材料的有關(guān)性能參數(shù)如表所示。第五章電子器件封裝熱設(shè)計(jì)5.1電子芯片封裝結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力第五章電子器件封裝熱設(shè)計(jì)5.1電子芯片封裝結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力得到了電路元件應(yīng)力應(yīng)變后還要與力學(xué)結(jié)合，要考慮材料強(qiáng)度以及疲勞循環(huán)應(yīng)力。實(shí)際狀況中，材料可分為延伸性材料與脆性材料兩種。材料在破裂前能夠承受很大應(yīng)變的稱為延伸性材料；反之，若在破裂前只有些許甚至沒有屈服發(fā)生的材料稱為脆性材料?；旧线@是根據(jù)應(yīng)力—應(yīng)變曲線的特性來(lái)定義的，如圖所示。當(dāng)材料承受外力負(fù)載時(shí),一開始會(huì)遵循胡克定律:在到線性極限點(diǎn)之前，此部分為線性材料性質(zhì)，其應(yīng)力應(yīng)變行為呈現(xiàn)完全線性。而自線性極限到屈服點(diǎn)前，其應(yīng)力應(yīng)變行為雖為非線性，但當(dāng)荷載移除后，應(yīng)變還是會(huì)依斜率回到原點(diǎn)，因?yàn)閮牲c(diǎn)間的數(shù)值很接近，所以一般都把線性極限與屈服點(diǎn)當(dāng)成同一點(diǎn)來(lái)使用。如果荷載大到使應(yīng)力超過屈服點(diǎn)，便使得材料進(jìn)入到塑性狀態(tài)，在屈服點(diǎn)之后，材料性質(zhì)已達(dá)塑性區(qū)，故當(dāng)荷載移除后便會(huì)產(chǎn)生永久變形。第五章電子器件封裝熱設(shè)計(jì)5.1電子芯片封裝結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力通過比較計(jì)算出的材料應(yīng)力應(yīng)變情況與材料自身屬性相對(duì)比,可以知道元件是否發(fā)生了永久變形，而且溫度的變化還會(huì)影響彈性模量,即元件的組成材料是非線性材料。目前最常用的屈服準(zhǔn)則有兩個(gè)，最大切應(yīng)力理論和形狀改變應(yīng)變能密度理論。在一般應(yīng)力狀態(tài)下，當(dāng)形狀改變應(yīng)變能密度達(dá)到拉伸試驗(yàn)中試件屈服時(shí)的形狀改變應(yīng)變能密度值時(shí)，材料就屈服。當(dāng)材料承受荷載時(shí)，對(duì)于多軸應(yīng)力而言可以用一個(gè)等效應(yīng)力σe作為依據(jù)來(lái)判斷材料的狀態(tài):除此之外,還需考慮疲勞循環(huán)應(yīng)力。這需要利用壽命預(yù)測(cè)方法把有限元解的結(jié)果轉(zhuǎn)換成焊接連接層失效循環(huán)數(shù)。基于塑性變形的疲勞模型如下:通過強(qiáng)度分析及疲勞模型分析便可以確定元件是否會(huì)發(fā)生斷裂、變形現(xiàn)象,也能夠估算出元件的使用壽命。第五章電子器件封裝熱設(shè)計(jì)5.2DIP封裝熱設(shè)計(jì)DIP封裝是一種集成電路的封裝方式。集成電路的外形為長(zhǎng)方形，在其兩側(cè)有兩排平行的金屬引腳，稱為排針。DIP包裝的元件可以焊接在印制電路板電鍍的貫穿孔中，或是插入在DIP插座上。DIP包裝的元件一般會(huì)簡(jiǎn)稱為DIPn，其中n是引腳的個(gè)數(shù)。DIP封裝元件可以用插入式封裝技術(shù)的方式安裝在電路板上，也可以利用DIP插座安裝。DIP封裝具有以下特點(diǎn)：(1)適合在PCB上穿孔焊接,操作難度低。(2)芯片面積與封裝面積之間的比值較大,故體積也較大。對(duì)于DIP封裝而言,在芯片工作時(shí)，實(shí)際散熱情況可以分成三個(gè)子過程：①殼體里面的熱傳導(dǎo)②來(lái)自殼體外表面的對(duì)流③外殼與周圍環(huán)境的輻射熱交換，如圖所示。第五章電子器件封裝熱設(shè)計(jì)5.2DIP封裝熱設(shè)計(jì)第五章電子器件封裝熱設(shè)計(jì)5.2DIP封裝熱設(shè)計(jì)第五章電子器件封裝熱設(shè)計(jì)5.3PGA封裝熱設(shè)計(jì)PGA封裝是在芯片的內(nèi)外有多個(gè)方陣形的插針，每個(gè)方陣形插針沿芯片的四周間隔一定距離排列，如圖所示。根據(jù)引腳數(shù)目的多少，可以圍成2～5圈。安裝時(shí)，要將芯片插入專門的PGA插座。PGA底面的垂直引腳呈陳列狀排列，引腳長(zhǎng)約3.4mm。表面貼裝型PGA在封裝的底面有陳列狀的引腳，其長(zhǎng)度為1.5～2.0mm。第五章電子器件封裝熱設(shè)計(jì)5.3PGA封裝熱設(shè)計(jì)PGA封裝是為解決LSI芯片的高I/O引腳數(shù)和減小封裝面積而設(shè)計(jì)的針柵陣列多層陶瓷封裝結(jié)構(gòu)。一般采用90%～96%的三氧化二鋁生瓷材料，每層用厚膜鎢或者鉬漿料印制成布線圖形，并且通孔金屬化，按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行生瓷疊片并壓層，整體進(jìn)行燒結(jié)，達(dá)到氣密封裝，鍍鎳，再釬焊針引腳，最后鍍金。在信號(hào)線的印制圖形中每個(gè)金屬化焊區(qū)均與相應(yīng)的針引腳相連。外殼內(nèi)腔是IC芯片黏結(jié)位置，用黏結(jié)劑固定好IC芯片后，連接芯片焊區(qū)與陶瓷金屬化焊區(qū)，再進(jìn)行封蓋，就成為IC芯片PGA氣密封裝結(jié)構(gòu)。由于PGA的針引腳是以2.54mm的節(jié)距在封裝底面上呈柵陣排列，所以I/O數(shù)可以高達(dá)數(shù)百乃至上千個(gè)。PGA是氣密封的，所以可靠性高。事實(shí)上，PGA的面陣針引腳可大大縮短，即短引腳PGA，從而可使PGA從插值型的結(jié)構(gòu)變成表面貼裝型結(jié)構(gòu)，如圖所示。第五章電子器件封裝熱設(shè)計(jì)5.4QFP封裝熱設(shè)計(jì)QFP封裝的引腳從四個(gè)側(cè)面引出，引腳呈鳥翼形，引腳間距很小，一般大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路采用這種封裝形式。用這種形式封裝的芯片必須采用SMT將芯片邊上的引腳與主板焊接起來(lái)。塑料QFP通常稱為PQFP，有兩種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：一種是PQFP角上有凸緣的封裝，以便在運(yùn)輸和處理過程中保護(hù)引腳，其引腳間距是相同的；另一種是PQFP沒有凸緣，其引腳間距有1.0mm、0.8mm和0.65mm三種。。QFP封裝結(jié)構(gòu)如圖所示。第五章電子器件封裝熱設(shè)計(jì)5.4QFP封裝熱設(shè)計(jì)PQFP封裝的特點(diǎn)如下：(1)適用于SMD表面安裝技術(shù)在PCB電路板上安裝布線。(2)適合高頻使用。(3)操作方便，可靠性高。(4)芯片面積與封裝面積之間的比值較小。PQFP封裝的散熱情況，可以分為以下三個(gè)過程：(1)芯片到環(huán)境的散熱。元件內(nèi)部熱源發(fā)出的熱量在元件內(nèi)部通過熱傳導(dǎo)過程到達(dá)元件表面。從表面到環(huán)境散熱包括對(duì)流換熱和輻射散熱。(2)芯片的引腳散熱。此部分是指裸露出來(lái)的引腳會(huì)把一小部分熱量通過對(duì)流散熱和輻射散熱散發(fā)到環(huán)境中。(3)芯片到基板再到環(huán)境散熱。從散熱示意圖中可以很清楚地看到，很大一部分熱量會(huì)從芯片底部直接通過導(dǎo)熱方式傳遞到基板上，再通過基板內(nèi)的導(dǎo)熱及基板外表面的對(duì)流輻射散發(fā)到環(huán)境中。第五章電子器件封裝熱設(shè)計(jì)5.4QFP封裝熱設(shè)計(jì)由于PQFP封裝采用表面組裝技術(shù)將引腳與PCB板上的焊點(diǎn)一對(duì)一焊接，導(dǎo)致芯片與PCB的距離非常接近，兩者之間的固定也僅靠焊點(diǎn)連接，所以當(dāng)溫度升高或降低導(dǎo)致元件發(fā)生熱脹冷縮時(shí)，芯片與PCB的不同熱膨脹系數(shù)將會(huì)導(dǎo)致兩者不同的變形程度，產(chǎn)生應(yīng)力及焊點(diǎn)斷裂現(xiàn)象，因此需要對(duì)PQFP的焊點(diǎn)進(jìn)行熱應(yīng)力分析。第五章電子器件封裝熱設(shè)計(jì)5.5BGA封裝熱設(shè)計(jì)隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，對(duì)集成電路的封裝要求更加嚴(yán)格?，F(xiàn)今除使用QFP封裝方式外，大多數(shù)的高腳數(shù)芯片等皆轉(zhuǎn)而使用BGA封裝技術(shù)。BGA封裝技術(shù)又可詳分為五大類：(1)PBGA基板：一般為2～4層有機(jī)材料構(gòu)成的多層板。(2)CBGA基板：即陶瓷基板，芯片與基板間的電氣連接通常采用倒裝芯片的安裝方式。(3)FCBGA基板：硬質(zhì)多層基板。(4)TBGA基板：基板為帶狀軟質(zhì)的1～2層PCB電路板。(5)CDPBGA基板：指封裝中央有方型低陷的芯片區(qū)。BGA封裝具有以下特點(diǎn)：(1)I/O引腳數(shù)雖然增多，但引腳之間的距離遠(yuǎn)大于QFP封裝方式，提高了成品率。(2)JP4雖然BGA的功耗增加，但由于采用的是可控塌陷芯片法焊接，從而可以改善電熱性能。(3)信號(hào)傳輸延遲小，適應(yīng)頻率大大提高。(4)由于引腳是焊球，可改善共面性，大大減小了共面失效。(5)BGA引腳牢固，不像QFP那樣存在引腳易變形問題。第五章電子器件封裝熱設(shè)計(jì)5.5BGA封裝熱設(shè)計(jì)左圖所示為PBGA封裝結(jié)構(gòu)示意圖，PBGA中的焊球做在基板上。PBGA封裝采用的焊球材料為共晶或準(zhǔn)共晶Pb-Sn合金。焊球和封裝體的連接不需要另外的焊料。這種PBGA封裝主要對(duì)濕氣較為敏感，需合理放置。當(dāng)電路元件用BGA封裝方式焊接在PCB上時(shí),高溫情況下鍍通孔將產(chǎn)生張力,這是由于PCB的熱膨脹系數(shù)明顯高于銅電鍍通孔的熱膨脹系數(shù),在高溫下PCB的膨脹將會(huì)高于銅,而在低溫下PCB的收縮將會(huì)高于銅，如左圖所示第五章電子器件封裝熱設(shè)計(jì)5.6疊層芯片SCSP封裝元件熱應(yīng)力分析隨著全球電子產(chǎn)品個(gè)性化、輕巧化的需求不斷提升，封裝技術(shù)已進(jìn)步到CSP封裝階段。它減小了芯片封裝外形的尺寸，即封裝后的IC尺寸邊長(zhǎng)不大于芯片的1.2倍，IC面積只比芯片大不超過1.4倍。CSP封裝分類如下：(1)柔性基板封裝：主要由LSI芯片、載帶、黏結(jié)層和金屬凸點(diǎn)等構(gòu)成。載帶由聚酰亞胺和銅箔組成。其主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，安裝方便。(2)剛性基板：陶瓷基板薄型封裝。CSTP主要由LSI芯片、AlN基板、Au凸點(diǎn)和樹脂等構(gòu)成。通過焊裝、樹脂填充和打印等三步工藝制成。(3)軟質(zhì)內(nèi)插板型。(4)晶圓尺寸封裝：有別于傳統(tǒng)的單一芯片封裝方式，WLCSP是將整片晶圓切割為一顆顆的單一芯片。CSP封裝具有以下特點(diǎn)：(1)滿足了芯片I/O引腳不斷增加的需要。(2)芯片面積與封裝面積之間的比值很小。(3)極大地縮短了延遲時(shí)間。(4)電性能、散熱性能良好。第五章電子器件封裝熱設(shè)計(jì)5.6疊層芯片SCSP封裝元件熱應(yīng)力分析疊層芯片尺寸封裝是CSP封裝與疊層封裝相結(jié)合的產(chǎn)物。芯片黏結(jié)層是黏結(jié)芯片和基板的一層薄膜，具有多孔性和親水性。在高溫時(shí)，芯片黏結(jié)層的彈性模量會(huì)變得很小，由玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化為高彈態(tài)/黏流態(tài)。在焊接時(shí),芯片黏結(jié)層所吸收的濕氣蒸發(fā)從而產(chǎn)生蒸汽壓力，作用于孔洞并促使孔洞增長(zhǎng)，形成分層，從而影響封裝器件的可靠性。SCSP一般由2～3個(gè)層芯片、焊線、黏結(jié)劑、塑封料、基板和焊球組成。SCSP封裝分為兩種形式：一種是金字塔形的疊層封裝；另一種是懸臂式的疊層封裝。第五章電子器件封裝熱設(shè)計(jì)5.6疊層芯片SCSP封裝元件熱應(yīng)力分析對(duì)于SCSP封裝來(lái)說(shuō)，熱量傳遞大致分為如下過程：(1)頂部芯片產(chǎn)生的熱量一部分通過上表面的對(duì)流和輻射傳遞出去，一小部分熱量通過引腳散發(fā)到環(huán)境中，還有一部分穿過插件層到達(dá)底部芯片，最終由基板散發(fā)出去。(2)底部芯片產(chǎn)生的熱量主要通過熱傳導(dǎo)傳遞到下面基板中，最終通過基板表面的對(duì)流和輻射傳遞出去。對(duì)于層疊封裝來(lái)說(shuō)，由于熱量傳遞難度大，導(dǎo)致產(chǎn)生的熱應(yīng)力也較大，帶來(lái)的破壞相較單層芯片封裝更為嚴(yán)重。第五章電子器件封裝熱設(shè)計(jì)5.6疊層芯片SCSP封裝元件熱應(yīng)力分析通常減小引線壓力采用以下三種辦法：(1)減小慣性矩?？梢酝ㄟ^改變引線的橫截面形狀來(lái)降低慣性矩，這樣可以減小引線中的應(yīng)力。(2)減小引線偏移。通過減小元件本體與PCB之間在熱膨脹系數(shù)方面的相對(duì)差異，可以減小引線的偏移。(3)增加引線長(zhǎng)度。增加引腳線長(zhǎng)度將迅速減小引線中的力。第五章電子器件封裝熱設(shè)計(jì)5.73D封裝熱設(shè)計(jì)3D封裝技術(shù)是在X-Y平面的二維封裝的基礎(chǔ)上向空間發(fā)展的高密度封裝技術(shù)。終端類電子產(chǎn)品對(duì)更輕、更薄、更小的追求推動(dòng)了微電子封裝朝著高密度的3D封裝方向發(fā)展，3D封裝提高了封裝密度，降低了封裝成本，減小了芯片之間互連導(dǎo)線的長(zhǎng)度，從而提高了器件的運(yùn)行速度，通過芯片堆疊或封裝堆疊的方式實(shí)現(xiàn)器件功能的增加。第五章電子器件封裝熱設(shè)計(jì)5.73D封裝熱設(shè)計(jì)3D封裝的形式有很多種，主要可分為填埋型、有源基板型和疊層型三類。填埋型即將元器件填埋在基板多層布線內(nèi)或填埋、制作在基板內(nèi)部。有源基板型是用硅圓片集成技術(shù)做基板時(shí)，先采