一种倒装芯片封装的热仿真分析方法技术

本发明专利技术涉及一种倒装芯片封装的热仿真分析方法，包括：获取倒装芯片的凸点尺寸、凸点间距和填充料厚度；构建凸点间距尺寸简化模型；根据凸点和填充料的材料确定简化模型中各个元件的热导率，并设置各个元件的功耗属性；建立平面热源，使热量全部从凸点的一侧进行传导；计算出凸点与填充料之间的单位面积最大热阻；按照倒装芯片的实际封装结构建立热仿真模型，将热仿真模型中的凸点与填充料部分采用热仿真软件中的“plates”模块代替；根据凸点与填充料之间的单位面积最大热阻计算出热仿真模型的等效plate热阻；根据得到的等效plate热阻计算仿真模型的热参数。本发明专利技术在保证一定的精度的前提下减少了计算量。度的前提下减少了计算量。度的前提下减少了计算量。

【技术实现步骤摘要】
一种倒装芯片封装的热仿真分析方法


[0001]本专利技术涉及芯片封装热仿真
，特别是涉及一种倒装芯片封装的热仿真分析方法。

技术介绍

[0002]随着集成电路封装密度提高，芯片上的引脚由四周分布变为全芯片表面分布，而对应基板上的引脚也由四周分布变为全基板分布，全芯片表面分布的IO数量较多且排布复杂，传统引线键合(wire bond)类型的封装已不能满足其性能和可靠性方面的要求。
[0003]集成电路一直向着集成度越来越高方向发展，相应的，其功耗也越来越大，而集成电路的热管理贯穿电子产品设计及使用的各个环节。
[0004]芯片封装的热仿真，一直是电子产品设计流程中重要的一环，其仿真的散热数据为电子产品设计提供重要的数据支撑，而随着单个芯片设计规模越来越大，相应的IO数量大规模上升，工业处理器芯片凸点(bump)数量普遍在2000个以上，个别芯片bump数量已超过10000个，如此巨大的bump数量造成芯片热仿真时计算量特别巨大，对服务器资料占用过高，且主流仿真软件有最大网格数量限制，超过限制将无法计算，所以对芯片模型进行简化计算势在必行。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种倒装芯片封装的热仿真分析方法，解决大规模芯片bump数量大、仿真计算量过大的难点，并保持一定的仿真精度。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种倒装芯片封装的热仿真分析方法，包括以下步骤：
[0007]获取倒装芯片的凸点尺寸、凸点间距和填充料厚度；
[0008]基于所述凸点尺寸、凸点间距和填充料厚度在热仿真软件中构建凸点间距尺寸简化模型；
[0009]根据凸点和填充料的材料确定所述凸点间距尺寸简化模型中各个元件的热导率，并设置各个元件的功耗属性；
[0010]建立平面热源，使热量全部从所述凸点间距尺寸简化模型中凸点的一侧进行传导；
[0011]使用所述热仿真软件的后处理功能计算出凸点与填充料之间的单位面积最大热阻；
[0012]按照所述倒装芯片的实际封装结构建立热仿真模型，所述热仿真模型中的凸点与填充料部分采用所述热仿真软件中的“plates”模块代替；
[0013]根据热仿真模型中填充料的导热面积、凸点间距尺寸简化模型中填充料的导热面积和凸点与填充料之间的单位面积最大热阻计算出热仿真模型的等效plate热阻；
[0014]根据得到的等效plate热阻计算仿真模型的热参数。
[0015]所述凸点间距尺寸简化模型在构建时，将所述凸点放置于所述凸点间距尺寸简化模型的中央位置。
[0016]所述凸点与填充料之间的单位面积最大热阻通过R_JC_max＝(发热源source最高温度－min_Y温度)/发热源source功耗计算得到，其中，R_JC_max为凸点与填充料之间的单位面积最大热阻，min_Y温度为预设的恒定温度。
[0017]所述热仿真模型的等效plate热阻通过等效Plate热阻＝凸点与填充料之间的单位面积最大热阻/(热仿真模型中填充料的导热面积/凸点间距尺寸简化模型中填充料的导热面积)计算得到。
[0018]有益效果
[0019]由于采用了上述的技术方案，本专利技术与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本专利技术通过建立凸点间距尺寸的简化模型，并基于简化模型计算出凸点与填料间的单位面积最大热阻，再根据简化模型的单位面积最大热阻计算等效plate热阻，并由等效plate热阻计算热参数，该方法在保证一定的精度的前提下大大减少了网格数量。
附图说明
[0020]图1是本专利技术实施方式倒装芯片封装的热仿真分析方法的流程图；
[0021]图2是本专利技术实施方式中凸点间距尺寸简化模型的示意图；
[0022]图3是本专利技术实施方式中热仿真模型的示意图；
[0023]图4是本专利技术实施方式中等效模型示意图。
具体实施方式
[0024]下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0025]本专利技术的实施方式涉及一种倒装芯片封装的热仿真分析方法，如图1所述，包括以下步骤：
[0026]步骤1，获取倒装芯片的凸点尺寸、凸点间距和填充料厚度。
[0027]步骤2，基于所述凸点尺寸、凸点间距和填充料厚度在热仿真软件中构建凸点间距尺寸简化模型。建立的凸点间距尺寸简化模型如图2所示，其中，所述凸点放置于所述凸点间距尺寸简化模型的中央位置。本实施方式中使用的热仿真软件为icepak。
[0028]步骤3，根据凸点和填充料的材料确定所述凸点间距尺寸简化模型中各个元件的热导率，并设置各个元件的功耗属性。本实施方式中各元件参数如表1所示。
[0029]表1凸点间距尺寸简化模型元件参数表
[0030][0031]步骤4，建立平面热源，使用R_JC设置方法使热量全部从所述凸点间距尺寸简化模型中凸点的一侧进行传导(其它5个面为绝热)，min_Y温度为恒定温度，本实施方式中为0℃。
[0032]步骤5，使用icepak的后处理功能计算出凸点与填充料之间的单位面积最大热阻，其计算方式为：R_JC_max＝(发热源source最高温度－min_Y温度)/发热源source功耗。本实施方式得到的凸点与填充料之间的单位面积最大热阻R_JC_max＝(216.725
‑
0)/1＝216.725C/W。
[0033]步骤6，按照所述倒装芯片的实际封装结构建立热仿真模型(见图3)，采用所述热仿真软件中的“plates”模块代替热仿真模型中凸点与填充料部分，得到等效模型(见图4)；其中，热仿真模型和等效模型中各元件参数如表2所示。
[0034]表2热仿真模型和等效模型各元件参数表
[0035][0036][0037]步骤7，将thermal model更改为contact resistance，并计算等效plate热阻。
[0038]根据θ＝L/(λS)，其中，θ为热阻，L为导热长度，S为导热面积，热阻与导热面积成反比，因此可以得到等效plate热阻的计算公式为：等效plate热阻＝凸点与填充料之间的单
位面积最大热阻/(热仿真模型中填充料的导热面积/凸点间距尺寸简化模型中填充料的导热面积)。本实施方式中等效plate热阻＝216.725/[(2.6*2.6)/(0.16*0.16)]＝0.820734C/W。
[0039]步骤8，根据得到的等效plate热阻计算仿真模型的热参数。根据图3所示的热仿真模型R_JC计算结果显示，网格数量663298，在bump区域芯片最高10.859℃；根据图4所示的等效模型R_JC计算结果显示，网格数量80688，在bump区域芯片最高9.72170℃，网格数量减少：87.8％，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种倒装芯片封装的热仿真分析方法，其特征在于，包括以下步骤：获取倒装芯片的凸点尺寸、凸点间距和填充料厚度；基于所述凸点尺寸、凸点间距和填充料厚度在热仿真软件中构建凸点间距尺寸简化模型；根据凸点和填充料的材料确定所述凸点间距尺寸简化模型中各个元件的热导率，并设置各个元件的功耗属性；建立平面热源，使热量全部从所述凸点间距尺寸简化模型中凸点的一侧进行传导；使用所述热仿真软件的后处理功能计算出凸点与填充料之间的单位面积最大热阻；按照所述倒装芯片的实际封装结构建立热仿真模型，所述热仿真模型中的凸点与填充料部分采用所述热仿真软件中的“plates”模块代替；根据热仿真模型中填充料的导热面积、凸点间距尺寸简化模型中填充料的导热面积和凸点与填充料之间的单位面积最大热阻计算出热仿真模型的等效plate热阻；根据得到的等效plate热...

【专利技术属性】
技术研发人员：燕青春，
申请(专利权)人：白盒子上海微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：