【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体器件封装，具体涉及一种复合互连材料设计方法及系统。
技术介绍
1、焊接技术是在电子封装中最常用的连接方式之一，如图1所示，通过在芯片与基板、基板与底板之间添加焊料，当加热温度达到焊料合金熔点后，焊料熔化、润湿填充整个连接层间隙，焊料和接触的镀层之间发生冶金反应形成界面金属间化合物，在冷却凝固后将芯片与基板、基板与底板牢固连接从而实现高的可靠性。目前焊料选择多为金属焊膏或预成型的焊片，且互连层各区域的焊料均保持一致性。
2、现有技术中，随着柔直输电应用中对功率模块更高电压、更大电流的要求，宽禁带半导体碳化硅(sic)逐渐开始取代硅作为功率芯片应用在器件中，然而功率芯片的高结温逐渐成为限制功率等级进一步提高的重要原因，其中万伏千安级功率模块结温甚至超过200℃，使得模块中互连层的内部热应力急剧增加，发生黏塑性变形，严重影响到模块的整体寿命。
技术实现思路
1、在高功率、大电流的器件中，芯片中心的结点温度远大于芯片的边缘温度，因此芯片底部互连层的温度梯度较大(4-10℃/mm)，这导致了互连层内部较大的热应力(2×107-5×107n/m2)，引起了互连层的黏塑性变形，最终导致互连层的失效。为克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种复合互连材料设计方法。本专利技术基于互连层的温度分布，利用不同材料热特性，在互连层各区域应用不同材料进而平衡互连层内部的热应力。通过尽可能的减小互连层内部的热应力，延缓互连层的黏塑性变形，提高器件的使用寿命。
2、本
3、一种芯片复合互连层设计方法，包括如下步骤：步骤s100，对互连层进行热力学仿真，得到互连层第一热分布；步骤s200，获得互连层材料热力学特性；步骤s300，根据得到的互连层热力分布对互连层进行区域划分，得到至少两个互连层区域，针对至少两个互连层区域；调整所述至少两个互连层区域的互连层材料；设置不同区域中的互连层材料不同；所述互连层材料不同是指互连层材料的热力学特性不同；所述不同区域中的互连层材料构成复合互连层；根据所述复合互连层中的所述不同区域中的互连层材料的不同热力学特性，对复合互连层进行热力学应力仿真，得到第二热力分布；在第二热力分布中，比较所述至少两个互连层区域之间各区域的应力之差，得到应力差；步骤s400，若所述应力差大于第一阈值，则跳转步骤s300，对所述复合互连层中的不同区域中的互连层材料进行重新调整；若所述应力差小于第一阈值，则按照所述步骤s300的复合互连层的材料制备含有所述复合互连层的芯片，对所述芯片进行试验，获取所述复合互连层的变形数据；步骤s500，若所述复合互连层的变形数据大于第二阈值；则跳转步骤s300，对所述复合互连层中的不同区域中的互连层材料进行重新调整；若复合互连层的变形数据小于第二阈值，得到符合要求的复合互连层。
4、优选的，所述步骤s100中，对互连层建立三维模型进行热力仿真，三维模型包括芯片、互连层及衬板，仿真完成后得到热力仿真分布，所述热力仿真分布包括温度分布和应力分布。
5、优选的，将复合互连层分为两个区域，分别为第一互连层区域和第二互连层区域，其中将第一互连层区域的热变形量设计为与第二互连层区域的热变形量相等。
6、优选的，将复合互连层分为两个区域，分别为第一互连层区域和第二互连层区域，其中将第一互连层区域的热流密度设计为等于第二互连层区域的热流密度。
7、优选的，在热变形较大的复合互连层的区域，互连层区域中设置孔洞密度越大。
8、一种芯片复合互连层设计系统，包括热力学仿真模块，包括对复合互连层模块进行热力仿真，对互连层进行热力学仿真，得到互连层第一热分布；获取互连层材料热力学特性；根据得到的互连层热力分布对互连层进行区域划分，得到至少两个互连层区域，针对至少两个互连层区域；调整所述至少两个互连层区域的互连层材料；设置不同区域中的互连层材料不同；所述互连层材料不同是指互连层材料的热力学特性不同；所述不同区域中的互连层材料构成复合互连层；根据所述复合互连层中的所述不同区域中的互连层材料的不同热力学特性，对复合互连层进行热力学应力仿真，得到第二热力分布；在第二热力分布中，比较所述至少两个互连层区域之间各区域的应力之差，得到应力差；结果输出模块，若所述应力差大于第一阈值，则对所述复合互连层中的不同区域中的互连层材料进行重新调整；若所述应力差小于第一阈值，对所述芯片进行试验，获取所述复合互连层的变形数据；若所述复合互连层的变形数据大于第二阈值；对所述复合互连层中的不同区域中的互连层材料进行重新调整；若复合互连层的变形数据小于第二阈值，得到符合要求的复合互连层。
9、优选的，热力学仿真模块还包括对互连层建立三维模型进行热力仿真，三维模型包括芯片、互连层及衬板，仿真完成后得到热力仿真分布，所述热力仿真分布包括温度分布和应力分布。
10、优选的，热力学仿真模块还包括将复合互连层分为两个区域，分别为第一互连层区域和第二互连层区域，其中将第一互连层区域的热变形量设计为与第二互连层区域的热变形量相等。
11、优选的，热力学仿真模块还包括将复合互连层分为两个区域，分别为第一互连层区域和第二互连层区域，其中将第一互连层区域的热流密度设计为等于第二互连层区域的热流密度。
12、优选的，热力学仿真模块还包括在热变形较大的复合互连层的区域，互连层区域中设置孔洞密度越大。
13、互连层互连层互连层互连层互连层互连层互连层互连层
14、与现有技术相比，本专利技术的技术方案能够实现如下有益的技术效果：
15、本专利技术通过仿真技术，根据热力仿真分布，将互连层设置为不同的区域，根据不同区域的温度不同，设置不同的互连层区域的材料，通过不同区域材料的热力学性能不同，使得不同区域的热变形量、热流密度等一致，从而保证芯片不变形，散热性能良好。另外，通过在不同区域设置不同的通孔以使得不同热量区域散热一致，也使得芯片不变形，散热性能提升。
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1.一种芯片复合互连层设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述步骤S100中，对互连层建立三维模型进行热力仿真，三维模型包括芯片、互连层及衬板，仿真完成后得到热力仿真分布，所述热力仿真分布包括互连层温度分布和应力分布。
3.根据权利要求2所述的设计方法，其特征在于，所述步骤S300中，互连层将互连层复合互连层分为两个区域，分别为第一互连层区域和第二互连层区域，其中将第一互连层区域的热变形量设计为与第二互连层区域的热变形量相等。
4.根据权利要求2所述的复合互连材料设计方法，其特征在于，所述步骤S300中，互连层将互连层复合互连层分为两个区域，分别为第一互连层区域和第二互连层区域，其中将第一互连层区域的热流密度设计为等于第二互连层区域的热流密度。
5.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述步骤S300中，在热变形较大的复合互连层的区域，互连层区域中设置孔洞密度越大。
6.一种芯片复合互连层设计系统，包括：
7.根据权利要求6所述的设计系统，其特征在于，热力
8.根据权利要求6所述的设计系统，其特征在于，热力学仿真模块还包括将复合互连层分为两个区域，分别为第一互连层区域和第二互连层区域，其中将第一互连层区域的热变形量设计为与第二互连层区域的热变形量相等。
9.根据权利要求6所述的复合互连材料设计系统，其特征在于，热力学仿真模块还包括将复合互连层分为两个区域，分别为第一互连层区域和第二互连层区域，其中将第一互连层区域的热流密度设计为等于第二互连层区域的热流密度。
10.根据权利要求1所述的设计系统，其特征在于，热力学仿真模块还包括在热变形较大的复合互连层的区域，互连层区域中设置孔洞密度越大。
...【技术特征摘要】
1.一种芯片复合互连层设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述步骤s100中，对互连层建立三维模型进行热力仿真，三维模型包括芯片、互连层及衬板，仿真完成后得到热力仿真分布，所述热力仿真分布包括互连层温度分布和应力分布。
3.根据权利要求2所述的设计方法，其特征在于，所述步骤s300中，互连层将互连层复合互连层分为两个区域，分别为第一互连层区域和第二互连层区域，其中将第一互连层区域的热变形量设计为与第二互连层区域的热变形量相等。
4.根据权利要求2所述的复合互连材料设计方法，其特征在于，所述步骤s300中，互连层将互连层复合互连层分为两个区域，分别为第一互连层区域和第二互连层区域，其中将第一互连层区域的热流密度设计为等于第二互连层区域的热流密度。
5.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述步骤s300中，在热变形较大的复合互连层的区域，互连层区域中设...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵波，魏晓光，鲁燕青，高凯，曹培，黄兴德，李学宝，李浩，郑超，王亮，唐新灵，林仲康，李文源，梁玉，周扬，王磊，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：
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