一、Heat transfer in high density electronics packaging（论文文献综述）
乐文凯[1]（2020）在《电-力耦合载荷下BGA微焊点力学性能和断裂行为及其尺寸效应的研究》文中指出球栅阵列（BGA）焊点以及由其衍生而来的μBGA和Tiny BGA等类似“鼓”状结构的微焊点一直广泛用于不同级别的电子封装结构中。微焊点是电子封装结构中非常重要但往往是最薄弱的部分,其失效常常引起电子产品和设备的功能损失甚至整体失效。在真实工况下,微焊点常承受电载荷、热载荷和力载荷的同时作用;随着电子产品不断小型化和多功能化,焊点尺寸持续减小,由此带来的超常规的电流、温度和力学载荷引发了一系列的可靠性问题。本文主要研究电-力耦合载荷作用下BGA结构微焊点的力学行为与性能规律、断裂行为和失效机理及其尺寸效应。首先研究不同加载速度对BGA微焊点剪切性能和断裂行为的影响;随后从实验表征、理论推导、有限元模拟三个方面全面研究了电流对BGA微焊点剪切性能和断裂行为的影响;深入探究了BGA微焊点界面显微组织、剪切性能及断裂行为的尺寸效应;研究了电-力耦合载荷下微焊点蠕变与断裂行为及其机理;在上述研究确认了电-力耦合下裂纹倾向于在钎料/金属间化合物（Solder/IMC）界面萌生和扩展的基础上,提出了计算电-力耦合下微焊点Solder/IMC界面裂纹断裂力学参数的方法;最后,采用相场法研究并再现了电-力耦合下微裂纹的萌生和扩展过程。不同剪切加载速度下的实验研究结果表明,电流作用并不改变BGA微焊点剪切性能随加载速度变化的趋势,微焊点的力学性能随电流密度的增大而降低;有限元模拟结果也证实,在微焊点钎料基体中靠近Solder/IMC界面处存在剪切应力主导的两个高耗散能密度区。此外,在高电流密度和低加载速度下,断裂主要发生在微焊点的Solder/IMC界面处,主要呈现脆性断裂模式,而在低电流密度和高加载速度下断裂易于发生在微焊点中的钎料基体内,以韧性断裂模式为主。实验测得的不同电流密度下BGA结构微焊点上的实际温度与有限元模拟结果高度一致。有限元模拟结果再现了BGA结构微焊点中的两类电流拥挤效应,即在Solder/IMC界面处和电子出入口处出现的电流拥挤现象,且电流拥挤程度随电流密度增大而加剧,造成焊点剪切性能显着降低。焊点剪切断口分析结果表明,电-力耦合载荷下微焊点的断裂呈现三种模式,即低电流密度下在靠近Solder/IMC界面附近钎料基体中发生的韧性断裂、中等电流密度下先在Solder/IMC界面起裂然后在钎料基体中裂纹扩展和失稳的韧-脆混合型断裂以及高电流密度下发生在Solder/IMC界面的脆性断裂。加载时中止实验研究结果表明,电-力耦合载荷下微焊点中的微裂纹易于在Solder/IMC界面萌生。不同尺寸BGA微焊点的界面IMC组织形态明显不同,其会影响焊点在电-力耦合载荷作用下的剪切性能。结合中止实验断口形貌分析发现,不同尺寸的焊点其断裂模式明显不同,即小尺寸焊点中裂纹在Solder/IMC界面中部或端部萌生,并先沿Solder/IMC界面后沿钎料基体的方式扩展,断裂主要是韧-脆混合型模式;而大尺寸焊点中裂纹在阴极或阳极侧Solder/IMC界面的端部萌生,并以Solder/IMC界面为主要路径扩展,断裂几乎全为脆性模式;值得指出的是,对于具有几何对称性的BGA微焊点,剪切载荷下当裂纹在焊点一侧起裂和扩展后,在焊点中的另一侧界面也会出现新裂纹的萌生和扩展,呈现出双裂纹同时扩展的断裂方式。电-力耦合载荷下BGA微焊点的蠕变性能的研究结果表明,电流的施加并不改变由剪切应力主导的蠕变应变-时间曲线的三阶段特征。电流通过改变原子和位错等的运动方式与速率提高稳态蠕变速率,加速蠕变变形过程,导致焊点蠕变寿命显着减小。对蠕变激活能和应力指数的综合分析发现,施加电流后主导稳态蠕变变形的机制从位错攀移变为体扩散。研究还发现,与Norton幂律蠕变法则相比,Garofalo双曲正弦蠕变本构关系更适合于描述电-力耦合载荷下BGA焊点的稳态蠕变过程。此外,根据不同电流密度下微焊点稳态蠕变的实验数据,尤其是考虑了电流密度在稳态蠕变本构中的贡献,提出了修正后的Garofalo双曲正弦蠕变本构方程。基于断裂力学、电学及热学理论提出了计算电-力耦合条件下微焊点界面微裂纹断裂力学参数（应力强度因子和应变能释放率）的方法。结合本文第二至五章的研究内容,计算表征了不同载荷条件下BGA微焊点中界面裂纹的断裂力学参数,并与实验获得的微焊点力学行为和性能评估结果进行了比较,模拟计算和实验结果能很好地自洽,表明所提出的方法具有较好的适用性和可靠性。最后,采用相场法研究了电-力耦合下微焊点中微裂纹萌生和扩展过程,并作为上面所述工作的补充和深入;尤其是成功地将电场的贡献加入到准静态裂纹相场模型的自由能密度函数中,从而拓宽了准静态裂纹相场模型的运用范围,使其可用于电-力耦合条件下。随后建立了含有不同尺寸、位置及空洞数量的相场模型,运用优化后的准静态裂纹相场方法实现了相应条件下微焊点中微裂纹萌生和扩展的动态过程。这是首次成功尝试对电-力耦合下微裂纹萌生和扩展动态过程的直观再现,为后续研究提供了重要参考。
张浩[2]（2020）在《Sn58Bi-xCu钎料设计制备及其对微焊点性能的影响机理》文中提出在电子封装钎料的无铅化进程中,低温钎料因具有较低的焊接温度和较好的机械性能,在温度敏感元件焊接和分级封装中得到了广泛研究和应用。LED封装是一种典型的分级封装,因此低温钎料在LED封装中应用较为广泛。LED产品由于电光转换效率低,电能大部分转换为热能。因此,提高封装中焊缝的热导率和机械性能,对于提高LED封装结构的可靠性具有重要的意义。其中Sn58Bi共晶钎料因具有熔点低（139℃）、成本低、焊接性好、抗蠕变性能高等优点而被广泛应用在二级封装中。然而,Sn58Bi钎料组织中存在大量的富Bi相,钎料的脆性大,热导率低,无法满足大功率LED散热的需求。因此,本文设计并制备了添加微米铜颗粒和泡沫铜的Sn58Bi焊点,对钎料的焊接性、焊后封装热阻、微观压痕力学性能和抗时效性能等进行优化,并分析相应机理。通过研究微米铜颗粒的添加对复合焊膏焊接性的影响发现,当微米铜颗粒的质量分数（wt%）由0wt%增加到5wt%时,复合焊膏在铜基板上的铺展率仅出现略微下降;当微米铜颗粒的添加量大于5wt%时,复合焊膏在铜基板上的铺展率明显下降。当微米铜颗粒的添加量小于5wt%时,复合焊点的剪切强度与Sn58Bi焊膏相比未见明显下降;微米铜颗粒的质量分数由5wt%增加到20wt%时,复合焊点的剪切强度逐渐下降。建立了复合焊点中的气孔形成模型,发现当微米铜颗粒的添加量大于5wt%时,复合焊点中生成过量的金属间化合物阻碍了助焊剂的挥发,导致焊点内部产生气孔,降低了焊点的剪切强度。此外,添加5wt%微米铜颗粒后,Sn58Bi体钎料中粗大的富Bi相和富Sn相得到明显细化,进一步添加对体钎料的细化作用不明显。借助LED封装的热特性测试,研究了微米铜颗粒对复合焊点热导率的影响,当微米铜颗粒的添加量在0wt%～20wt%之间时,添加5wt%微米铜颗粒的焊缝热导率得到最大提升,由原来的18.89 W?m-1?K-1增加到26.60 W?m-1?K-1。通过建立LED封装的三维模型并进行有限元模拟分析,得到了焊缝热导率对LED芯片结温的影响,同时采用红外热成像仪对模拟结果进行验证,结果表明模拟温度与实测温度吻合良好。在焊缝中添加5wt%的微米铜颗粒对降低芯片结温最有效。此外,借助微米铜颗粒在体钎料中的分布规律,建立了微米铜颗粒在焊缝中的热量传递模型,并分析了传热机理和微米铜颗粒质量分数对热量传递的影响,微米铜颗粒作为具有高热导率的质点加速了焊缝中热量的传递。通过焊点的热时效测试,研究了焊点微观组织和界面IMC层在热时效过程中的演变规律。微米铜颗粒的加入抑制了Sn58Bi体钎料组织在热时效过程中的粗化。Sn58Bi/Cu微焊点的界面IMC层生长速率为0.035μm/h1/2,而添加5wt%和10wt%微米铜颗粒焊点的界面IMC层生长速率分别为0.024、0.027μm/h1/2,微米铜颗粒的添加抑制了界面IMC层的生长。随热时效时间的增加,三种成分微焊点的剪切强度均呈下降趋势,其原因是体钎料组织在热时效过程中发生粗化以及界面IMC层厚度的增加,二者共同作用导致微焊点的剪切强度下降。此外,添加5wt%微米铜颗粒的焊点在热时效前后的蠕变速率明显低于Sn58Bi焊点。5wt%微米铜颗粒的加入有效抑制了Sn58Bi体钎料组织的粗化,从而提高了焊点的抗蠕变性能。针对微米铜颗粒在Sn58Bi中过量添加会导致焊点内部产生孔洞等问题,本文选择泡沫铜对Sn58Bi焊点进行性能改善。在Sn58Bi焊点中添加泡沫铜后,焊点的微观组织得到细化。与Sn58Bi焊点相比,泡沫铜的添加细化了体钎料组织,从而使泡沫铜焊点的抗蠕变能力得到明显提升。同时,复合焊点在剪切测试过程中表现出优异的塑性变形能力,且在剪切测试结束后未发生脆性断裂,这是由于泡沫铜结构中存在大量的韧带,在焊点变形过程中表现出了良好的塑性变形能力,降低了Sn58Bi钎料合金的脆性。在100℃下热时效672 h后,体钎料中的泡沫铜消耗较少,可以在体钎料中稳定存在。此外,与微米铜颗粒相比,泡沫铜对Sn58Bi焊点组织的细化作用更加明显,同时在热时效过程中的消耗较少,性能更加稳定。
邓扬[3]（2020）在《面向电子封装的围坝打印—填充过程动力学建模与尺度调控》文中指出围坝打印-填充过程作为电子封装的一种固定包装技术,是集成电路芯片的保护机制,起着固定安置且密封保护电子元件及增强电热性能的作用。其技术原理是通过给定压力驱使喷管内的封装流体从管口连续挤出,然后按既定路线移动喷管使流体在基板上铺展沉积,最终固化成形。流体布施到基板后受到惯性力、表面张力和粘滞力等作用使得其成形形态发生改变,进而影响到流体最终沉积形貌和尺度。本文结合理论模型、数值方法、数值模拟和试验等方式,分别建立了流体挤出成形模型和围坝打印-填充动力学模型,然后从过程建模、数值模拟及试验等方面对打印-填充成形尺度调控方面做了相关研究。论文的主要工作及研究结果如下:1)分析并建立了流体宏观流动理论模型、喷管内部充放气模型和流量参数模型,再以此建立流体沉积成形尺度模型。然后以宽度为例,通过数值模拟来验证尺度模型的准确性,结果表明:气源压力和基板速度对流体成形宽度均会产生影响,且模型的预测误差均在9%以下,结果可为后续围坝成形过程的研究提供必要基础。2)建立了围坝打印-填充过程动力学尺度模型。然后,对围坝打印过程的转角半径和围坝高度及宽度参数之间的关系进行理论分析得到它们之间呈单调变化关系,理论上可以通过调整围坝宽度或高度大小来控制转角半径的大小,反之也成立。然后,利用自行建造的气压驱动式流体挤出系统进行试打印试验,结果表明:流体沉积高度、宽度和质量流量与气源压力之间呈线形关系,且标准差均表现无太大波动,这说明本文搭建的试验系统能呈现均匀、精确可控的流体丝状沉积形态。最后,通过对围坝打印-填充过程进行模拟和试验来验证动力学模型的准确性,结果表明,该预测模型误差均在5%以下,可对后续尺度调控提供指导。3)分析并建立了围坝打印-填充过程各影响因素和尺度控制参数是否可被测量和调控的方法。然后,通过数值模拟和试验的方式研究了打印成形影响因素对其成形尺度的调控机理。结果表明,高度和外围面积均随气源压力的增大而增大,内围面积却随之减小,而随基板速度的增大,结果正好相反;然后得到模拟和试验的压力和速度条件分别为350kpa和7.5mm/s、350kpa和15mm/s时所对应的尺度是最佳参数。最后,通过正交试验法利用数值模拟来研究填充成形影响因素对其成形尺度的调控机理。结果表明,随着气源压力的增大,填充高度、体积、体积率均值都会增大;但随着填充速度和轨迹间距的增大,结果均会减小;对于边长20mm、坝高1.7mm和宽3.4mm的填充区域,最终得到理想填充尺度的最优条件是:气源压力为170kpa,填充速度为18mm/s,轨迹间距为2.2mm。
位松[4]（2020）在《基于液态金属强化传热的双连续相热界面材料研究》文中研究指明近年来,随着集成电路发热功耗的越来越高,如何有效降低芯片与散热单元之间的热阻抗显得愈加重要,特别是在某些高功率电子产品的热管理方案中,热界面材料的选择以及配套的装配工艺已经成为最为关键的技术环节。镓基液态金属具有流动性好,化学性质稳定,热导率高,无毒无害的特点,是一种优秀的热界面材料备用选择。但镓基液态金属作为热界面材料存在以下亟待解决的关键问题:（1）液态金属有可能从芯片与热沉的间隙溢出,造成电子元器件短路;（2）镓及镓合金的表面张力高达0.5～0.72N/m,与基材的润湿性比较差;（3）镓的年产量不足300吨,需要尽量减少镓的使用量。本文设计了一种基于液态金属强化传热的双连续相复合热界面材料,以液态金属为连接剂桥接金刚石颗粒三维导热网络通道,采用有机硅树脂浸渗填充三维网络之间的孔隙。建立了三维网络结构液态金属/高分子复合热界面材料的制备技术及工艺流程。观察了材料的微观组织与结构,证实了材料具有“液态金属/金刚石”三维骨架与有机硅弹性体双连续相结构。分析了多孔结构三维传热骨架的形成机理以及液态高分子在多孔介质中的浸渗机理。论证了三维传热骨架中连续贯通式孔隙的形成源于金刚石颗粒填充与堆垛结构的自有间隙和粉体压制成型中的拱桥效应。液态高分子在多孔介质中的浸渗充填过程是液体重力、摩擦阻力以及端部紊流引起的非线性力等阻力和毛细作用诱导力共同作用的结果。为了提高液态金属/金刚石的界面热导,采用磁控溅射技术进行金刚石粉体表面金属化,使得液态金属与金刚石间形成“金刚石-碳化铬-铬-液态金属”多层界面结构——碳化铬过渡层有利于降低金属/非金属异质材料间的界面声子散射,金属铬与液态金属润湿良好而且能够抵抗液态金属的腐蚀。在液态金属/镀铬金刚石复合材料的耐久性实验中,当热时效温度≤120℃时,金刚石表面镀层没有被液态金属完全溶解,也没有转变为金属间化合物,而且复合材料导热性能仅仅小幅度下降,说明该多层界面结构能够在低温条件下长期稳定服役。同时,推导了三层样品背面温升的理论公式并编写了迭代拟合程序,配合微分有效介质模型计算得到液态金属/金刚石的界面热导为15 × 106 W/（m2·K）。探讨了液态金属/金刚石的使用比例与材料压制成型工艺对热界面材料热导率的影响。发现热界面材料的导热系数随着液态金属与金刚石的使用比例和粉体压制成型应力的增加而增加,热界面材料的热导率可以达到29 W/（m·K）。液态金属与金刚石的使用比例主要影响金刚石表面的液态金属包覆量,粉体压制应力主要影响金刚石颗粒的平均表面间距以及拱桥效应形成的孔隙量,它们通过控制金刚石颗粒之间接触点数量与接触面积大小来影响热界面材料导热性能。探讨了金刚石的热导率与颗粒度、液态金属的热导率、金刚石与液态金属的界面热导对热界面材料导热性能的影响,发现热界面材料导热系数对液态金属热导率与液态金属/金刚石界面热导的变化更为敏感,相对而言对金刚石热导率的变化不太敏感。研究了粉体压制成型应力、液态金属与金刚石比例、高分子基体强度等因素对热界面材料压缩力学性能的影响。发现在粉体成型压力比较低时,液态金属/金刚石三维骨架的结构较为疏松,具有较高的不稳定性;而施加比较高的成型压力时,三维骨架的结构较为致密,颗粒之间具有更高的摩擦力、机械咬合力,所以随着粉体压制成型应力的增加,热界面材料压缩变形需要的应力逐步增大。发现当有机硅橡胶强度较高时,高分子基体本身发生压缩变形需要更大的压力,而且高分子基体对金刚石颗粒位移的限制作用也更强,热界面材料的压缩需要的应力更大。此外,由于金刚石颗粒填充与堆垛结构自有间隙的尺度远小于拱桥效应形成的孔隙,当液态金属的使用比例增加时,液态金属优先填满自有间隙,此时拱桥效应形成的孔隙并不会发生显着变化,所以液态金属与金刚石比例对热界面材料压缩变形行为的影响较小。采用接近实际应用场景的稳态热流法测试该热界面材料的总热阻抗、界面接触热阻和热导率,得到热界面材料的热导率为20.4 W/（m.K）,界面接触热阻为0.206 K·mm2/W,优于目前报道的绝大多数热界面材料。热界面材料在发生压缩变形时,液态金属会从热界面材料的表面析出,与干净的金属基板发生润湿反应,形成类似常温“钎焊”的界面结合,从而得到极低的界面接触热阻。研究了“镍/单晶锡/镍”微焊点电迁移的各向异性,制作了四种不同取向的单晶锡焊点进行电迁移实验,发现了 Ni3Sn4在单晶锡表面与阳极焊盘处呈选择性与规则性分布的现象,探讨了四种取向单晶锡焊点极性效应的差异,使用“各向异性晶体中的电迁移原子流方程”对单晶锡中电迁移的极端各向异性现象进行了动力学分析,讨论了锡晶粒取向对电迁移诱发焊点失效的机制的影响,阐明了金属间化合物在焊点阳极界面的某些局部位置极端快速生长的机理,解释了金属间化合物在某些特定的晶界或晶面上选择性形成的原因。
罗江波[5]（2019）在《高性能硅转接板的系统设计及集成制造方法研究》文中研究说明随着物联网、智能终端、工业智能化的兴起,电子器件高密度集成、多功能化和低功耗的需求变得更加迫切。而近年来,芯片在平面上的尺寸缩小变得非常困难,三维封装集成为解决上述难题提供了一种新的技术路线,而基于TSV硅转接板的三维堆叠封装是一种公认的可行性较高的技术方案。TSV硅转接板可承载并连接多个同质或异质芯片,实现同类芯片的扩容或多种功能芯片的高密度集成。尽管硅转接板技术具有诸多优势,但截至目前的产业化应用推广情况并不顺利,制造工艺流程复杂、关键工艺不够成熟和制造成本高等不利因素可能等是制约转接板广泛应用的关键。为了解决上述问题,本论文提出了一种工艺流程深度简化的高性能硅转接板结构设计与集成制造方法,并结合存储扩容封装转接板的应用需求,完成了新型转接板的结构优化、工艺流程设计、单元技术开发、工艺整合、样品研制和性能测试,以及转接板热性能改良,主要研究内容及创新成果如下:首先,在系统总结转接板技术国内外最新进展的基础上,结合存储扩容转接板的技术要求,提出了一种大面积、高性能硅转接板整体设计方案,并采用有限元仿真,分析了一些常用设计参数对转接板性能的影响,研究了相关设计参数对转接板热-机械性能影响的规律,形成了关于转接板结构设计的一系列规则建议。具体内容包括:研究了TSV孔径、深宽比、倾斜角、间距及绝缘层厚度对TSV热应力的影响;研究了硅基底厚度、RDL厚度和介质材料对转接板翘曲的影响,并探讨了减小转接板翘曲的可行途径;研究了TSV数量、硅基厚度、RDL层厚度、介质材料及布线密度对转接板散热性能的影响;通过传输特征、串扰及眼图分析评估了存储扩容转接板设计的电性能。在上述研究结果的基础上,形成了目标转接板的初步设计方案。其次,针对上述设计方案,在对常规工艺体系流程方案系统研究的基础上,提出了一种硅通孔片双面图形化干膜屏蔽通孔填充的创新工艺路线。新工艺采用薄晶圆作为基体,先在基体硅片上刻蚀贯穿孔,双面金属化再双面干膜光刻胶图形化覆盖,露出通孔后双面电镀填充,使TSV铜柱与及第一层焊垫/布线同时成型,然后可以采用逐层掩膜电镀布线再填充PI的方式制备多层RDL。新工艺流程省去了铜覆盖去除、背面减薄、背面制备绝缘层、背面露铜、临时键合/解键合以及正面和背面制备第一层RDL/衬垫等工艺步骤,极大的简化了转接板的工艺步骤,缩短了工艺周期,且回避了容易导致绝缘缺陷的背面露铜工序,可以在提高制造效率的同时兼顾高性能和高可靠性。本文针对简化制程的关键单元工艺进行了深度开发,并通过反复试验完成了与已有技术的深度整合,形成了简化流程的成套工艺,并研制了优化设计的转接板样品。再次,对存储扩容转接板样品进行了关键特性测试,探讨了相关测试方法及测试设备,并对测试结果进行了分析,以考察新制备工艺的可行性,验证其相较于常规制造方法的优势。主要测试结果如下:TSV电镀工艺稳定,TSV良率达到了99.91%;TSV漏电流为2.05×10-14A,远小于目前报道上可见的普遍水平;经过200次温度循环后,转接板导电通路的平均电阻变化在1%以内,没有明显失效的产生;转接板上双层RDL布线全部导通,电阻测试值与理论误差在5%以内,符合存储扩容转接板的应技术要求。上述测试结果表明,简化制程制造的转接板不但达到预期设计要求,而且拥有优异的电性能。另外,通过对转接板等效热导率偏低问题的内在原因分析,开发了一种高热导率RDL介质,有望大幅度改善转接板的热/机械性能。该高热导介质为金刚石纳米颗粒/SiC晶须/PI复合材料,热导率为1.63 W/m·K,热膨胀系数为16.7 ppm/°C,相比于PI（热导率为0.19 W/m·K,热膨胀系数为55.6 ppm/°C）,材料属性有了显着的优化。有限元仿真结果表明,改性PI复合介质RDL可以显着的降低转接板的热阻,降低转接板的热应力,减少转接板的翘曲。最后,将高导热性RDL技术整合到简化的高性能硅转接板工艺流程体系,形成了低成本、高性能硅转接板集成制造成套方法,并研制了相应的存储扩容转接板样品。热性能测试表明,集成了高导热性RDL后,转接板上最高温度由64°C降低为45.1°C,最大温差由46.6°C降低为26.8°C。通过上述研究,在综合了转接板的设计、制造及测试的基础上,本文建立了一套完整的硅转接板设计及集成制造新方法,实现了低成本、低TSV漏电流、高导热能力的硅转接板集成制造,一定程度上克服了阻碍转接板推广应用的主要障碍,为硅转接板在芯片三维封装中的广泛应用提供了新的技术支撑。
朱伟军[6]（2019）在《三维集成电路中硅通孔电源分配网络分析与设计》文中认为随着半导体制造技术难度不断增加,研发投入成本越来越高,以及集成电路面临的量子效应等物理极限,使得平面集成电路的性能和集成度提升速度放缓,而一些专业人士提出了超越摩尔定律这一新的发展概念,可以通过研发新器件、新结构,以及新的集成封装技术来提升系统的综合性能。在新一代的集成技术中,一种基于TSV（Through silicon via）的三维集成技术,因其新颖的设计模式和潜在的优势而得到迅速的发展和应用,这是微电子学一重要的发展方向,多功能三维集成系统能够促使摩尔定律继续发展。三维集成可以实现裸晶片或者封装芯片在竖直方向的堆叠集成,这种兼具制造技术和封装技术的设计模式可以实现更高的集成度、更低的互连延迟、更快的速度和异质多功能集成。虽然三维集成技术带了许多优点,但是还存在着许多和三维集成相关的设计约束和可靠性问题,这些问题是三维集成持续发展所面临的难点。例如,三维集成电路中电源分配网络模型有待完善,TSV的引入给系统电源完整性带来的影响,TSV阵列之间的噪声耦合以及对电源输送的影响,TSV和PDN（Power distribution network）在三维集成中的热耗散作用,以及三维集成中电源和热约束综合优化设计。本文主要围绕三维集成和电源分配网络展开,探究三维集成电源分配网络模型构建、TSV寄生参数影响、TSV噪声耦合、三维PDN及TSV散热、电热约束综合优化等问题。主要工作以及取得的研究成果:1、提出了一种三维PDN简易阻抗计算模型,以及一种改善TSV电源完整性的TSV优化方案,可以用于三维集成结构的阻抗及电源噪声分析。根据片上PDN的物理结构,采用积分方法获得了PDN阻抗方程,结合多层芯片堆叠的级联结构,获得了三维PDN阻抗计算模型。经过ADS（Advanced sesign system）验证,本文的模型精度较高,计算效率大幅提升。该模型可以用于分析TSV对三维集成PDN阻抗的影响特性,重点介绍了TSV的高度、半径、间距等参数对阻抗的影响。在保持TSV金属面积不变的前提下,本文采用多个小尺寸的TSV并联结构替代原来大尺寸的TSV,可以促使整个TSV链路电阻和电感减小,电容增加,从而可以有效地抑制TSV链路引起的电压降以及电源噪声等问题。经过计算和仿真验证,可以使得TSV引起的峰值噪声减小60%,这对于三维集成电源设计和优化具有重要意义。2、提出了一种用于分析三维集成电源分配网络中的TSV噪声耦合模型。三维集成中TSV的密度非常大,发生在它们之间的的电磁耦合效应会非常严重,本文根据TSV用于电源分配网络的排布结构,提出了一种基于多导体传输线的电磁耦合分析模型。该模型不仅能够计算TSV阵列中的S参数,还可以用于分析电路工作引起的SSN（Simultaneous switching noise）噪声耦合。经过ANSYS HFSS的仿真验证,该模型的计算结果误差小,计算效率高。进一步分析了芯片堆叠层数、TSV密度、片上PDN规格等参数对于堆叠结构的电源输送影响。该模型通过反映TSV之间的电磁波传播和反射,方便读者了解噪声耦合的物理原理,这对于进行大规模TSV阵列的噪声分析以及制定相应的噪声抑制措施有很大的帮助。3、提出了一种用于求解三维集成结构温度分布的数值计算模型,考虑到三维集成电源分配网络的物理性质和结构,本文对其热传导作用进行了重点的研究。鉴于片上PDN和TSV结构的差异,这里分别对TSV结构和片上PDN结构的等效热导率进行了建模和计算,并分析了TSV间距、TSV周围氧化层厚度、PDN金属间距、PDN中金属层数等关键性参数对于热传导的影响。把所获得的等效热导率结果嵌入到本文的数值计算方法,有限体积法FVM（Finite volume method）中,可以求解三维堆叠结构的温度分布。经过COMSOL的有限元仿真验证,提出的等效热导率模型和温度求解模型都具有很好的计算精度,并且和仿真相比,提出的数学模型计算效率高、消耗计算机资源少,能够有效地用于大规模集成系统的温度特性分析,具有很好的应用前景。4、研究了三维集成面临的电源和温度约束,根据基于TSV的三维堆叠结构,本文提出了一种TSV数量优化方案。通过网格类型的PDN结构特性以及谐振腔分析方法,结合PDN和TSV相连的多端口,本文计算分析了PDN的多输入阻抗特性,该方法考虑了PDN平面上的全局效应,具有重要的实际应用价值。鉴于TSV以及整个PDN网络具有的电源传输和热传导作用,本文根据不同功能的芯片堆叠特性,提出了不同层芯片单独优化,整体满足电源以及温度约束的电热综合优化方案。同时还给垂直方向不同功率芯片的堆叠顺序提出了关键性的建议,根据约束条件合理选择堆叠次序会提升堆叠结构的可靠性。该优化方案大幅度地减少整个堆叠结构中的TSV数量,可以减少制造成本,同时改善系统的整体性能。
梁水保[7]（2019）在《电-热-力场作用下微互连中微观组织演化及其对可靠性影响的相场模拟研究》文中指出随着集成电路封装和集成技术的高速发展,微互连焊点尺寸和间距持续减小。目前应用于三维封装和集成中的微互连焊点和Cu填充硅通孔（TSV）结构的尺寸通常为微米级,微焊点和Cu填充TSV这两种微互连结构中的微观组织演化及其不均匀性对其在电-热-力场下服役时的宏观性能和可靠性影响更为显着。本文工作主要采用相场法从“宏观物理场作用–微观组织演化–宏观性能和可靠性影响”的角度研究了上述两种微互连结构中的微观组织演化及其对可靠性的影响。首先,采用晶体相场法研究了微互连焊点中柯肯达尔（Kirkendall）空洞的形核及生长规律,随后用相场法分别研究了电场和温度梯度作用下焊点中微空洞的演化规律,并探讨了多个微空洞在电场作用下的迁移粗化规律及其对微焊点所承载电压及开路失效的影响;创建了用于研究电场作用下金属材料中晶界迁移和晶粒生长演化的相场模型,并研究了微互连焊点中的β-Sn晶界迁移和晶粒择优生长规律;研究了电场作用下BGA结构Cu/Sn-58Bi/Cu微互连焊点中的微观组织演化、宏观电学和力学性能的变化及微-宏观内在交互作用机制;研究了温度梯度作用下近线型Cu/Sn-58Bi/Cu微互连焊点中的微观组织演化和热传输性能的变化规律,阐明了微观组织不均匀性与热传输性能变化的作用机理;最后采用相场法研究了Cu填充TSV结构中晶粒形貌演化与热-力行为的交互作用及其物理机制。研究结果表明,Kirkendall空洞的演化过程可分为四个阶段:孕育、形核、生长、愈合,微互连Cu/Cu3Sn界面位向差的增大会促进微空洞的形核,导致微空洞数目增加。研究还发现,电场作用下微空洞向低电势侧迁移,且电场强度较低时,微空洞的迁移速度恒定;微空洞的迁移速度与空洞的半径呈反比,而随着电场强度增大呈线性增大;电场强度足够大时,圆形微空洞定向迁移的同时其演化形貌失稳,甚至呈扁平状。温度梯度下微空洞向冷端迁移,其迁移速度随温度梯度增加而增大,温度梯度足够大时微空洞演化也出现失稳现象;温度梯度下微互连中局部温度不均匀性可使微空洞向低温区聚集合并粗化,直至形成裂纹状微空洞。电场作用下多空洞均会向阴极侧迁移,导致微互连焊点的电压升高,且较低电场下微互连焊点在开路失效时的电压变化幅度更大,电场可加速多空洞的粗化。对电场作用下β-Sn晶界定向迁移和晶粒择优生长行为的研究结果表明,晶界向阳极侧迁移,且c轴垂直于电流方向时该晶粒会优先生长,使得体系两端的电压降低。晶粒择优生长导致的晶粒收缩或生长速度与电流密度呈正比例关系,高密度电流可导致晶粒形貌在定向迁移时演化失稳,即呈扁平状向阳极侧迁移,系统两端的电压随电流加载时间延长而变化。研究还发现,高密度电流作用于均匀多晶体系时不同取向晶粒出现竞争性生长,而不均匀多晶体系中c轴与电流方向夹角较小的晶粒其长大速度减小甚至快速被周围低电阻晶粒吞并,且高密度电流（1×105 A/cm2）作用下使晶粒形貌演化严重失稳,晶粒不再呈多边形状。对电场作用下BGA结构Cu/Sn-58Bi/Cu微互连焊点的微观组织演化和宏观物理性能变化的研究结果表明,Bi原子沿电子流动方向迁移,导致阴极和阳极侧分别形成富Sn层和富Bi层,产生高度不均匀的微观组织,进而导致钎料体中电流密度不均匀分布,且电流主要经过富Sn相传导而尽量绕过富Bi相;微焊点的电阻随着电流加载时间的延长而逐渐增大,钎料体内最大电流密度则逐渐下降;Sn-58Bi钎料中微观组织不均匀性导致其中von Mises应力分布不均匀,富Sn相中的应力高于富Bi相,而富Bi和富Sn相的重新分布使微焊点中的平均von Mises应力随电流加载时间延长而降低;电流应力作用下富Bi相的粗化速度明显大于等温热时效时的粗化速度。对温度梯度作用下线型Cu/Sn-58Bi/Cu微互连焊点的相分离行为和热物理性能的研究结果表明,Bi原子沿热通量方向迁移,Bi原子在冷端偏析而聚集形成富Bi层,在热端形成富Sn层;温度梯度下富Bi相的粗化相比于等温时效条件下更快,且富Bi相的等效半径随时间而呈线性增加;热通量优先通过富Sn相传导而绕过富Bi相,且在两相间产生显着的温度梯度;富Bi相的迁移及偏聚导致Sn-58Bi钎料的热导率显着下降。研究结果还表明,随温度升高,TSV铜柱经历弹性变形、弹-塑性变形、塑性变形共三个阶段;铜柱中不同取向晶粒中应力和应变不同,使得铜柱内应力和应变呈现不均匀分布,各晶粒发生塑性变形的程度亦与其晶粒取向密切相关;铜柱中的平均von Mises应力和平均等效塑性应变随铜柱内晶粒平均尺寸的增大而降低,但当铜柱内晶粒数目较少（即晶粒平均尺寸很大）时,铜柱中平均von Mises应力和平均等效塑性应变随铜柱内晶粒平均尺寸的增加而增大;随铜柱中晶粒平均尺寸的增大,铜胀出量先减小后增大,且Cu/SiO2界面的剥离可使得TSV中铜胀出量显着增加;服役过程TSV中Cu晶粒力学性能的各向异性对TSV中热应力分布的影响更为显着,热应力会驱使TSV中具有低杨氏模量的Cu晶粒优先生长,导致铜柱中平均von Mises应力降低,且TSV铜柱中平均弹性应变能密度逐渐降低。
严星[8]（2019）在《功率MMIC三维异构集成与封装的热分析与仿真研究》文中研究说明随着现代电子产品的快速发展,电子产品呈现出一种封装密度上升化、尺寸小型化以及环境多样化的发展趋势。系统级封装电路由于器件之间高密度互联,导致封装的功率密度大大提高,势必会引起热生成率的增大。而由此引起的热问题将严重影响电子器件的正常工作,降低器件的可靠性,更严重的情况会直接导致器件失效,因此热管理问题成为电子产品发展过程中面临的巨大挑战。现在有很多用于进行热分析的有限元软件,虽然求解温度场分布的准确度高,但是复杂的建模、网格划分和求解过程,占用了大量的时间以及计算机资源。因此,研究一种能高效求解封装温度分布的解析方法将有很大的意义。由于高密度集成封装的热问题很严重,因此需要选择合适的散热措施,通常会使用散热器来进行有效散热。而散热系统通常和封装结构具有不同的几何尺寸,本文提出的热解析模型描述的是一种具有不同几何尺寸的多层封装结构,然后基于稳态下的热传导方程,使用迭代逼近的计算方法,解析地确定封装结构各层的温度分布情况。该解析方法能够有效评估封装的温度特性,以便热设计者进行后续的热设计。本文基于高频薄膜BCB埋置型封装工艺制备了级联功率MMIC封装,并以该封装模型为基础,在有限元仿真软件ANSYS中搭建仿真模型,分别在两种不同的边界条件下求解出封装模型的温度特性。同时使用本文提出的解析方法,根据合理的等效方法对封装模型进行简化并进行求解,将计算所得的结果与仿真结果进行对比分析。通过比较发现,两种不同的边界条件下,计算结果和仿真结果都有较高的吻合度,从而验证了本文所提出的解析方法具有很高的适用性与可靠性。
黄超[9]（2019）在《电热耦合对铜柱凸点界面化合物生长的影响研究》文中进行了进一步梳理电子产品的微型化对芯片封装提出更高层次的要求,为了顺应其发展,利用凸点来实现键合的芯片成为高密度封装形式应用于工业界的主流趋势。铜柱凸点因其兼具出色的传热和导电特性,尤其适合于应用在超细间距互连体系中。然而,它也有着自身的缺陷,在不断微小化的趋势下,施加在单个铜柱凸点之上的各种热载荷、电载荷以及机械载荷呈指数式暴增。因而研究热电耦合作用对于铜柱凸点的组织演变、界面金属间化合物（IMC）的形成和生长、孔洞的形成及演变规律,对提高其在三维封装互连结构中的可靠性有着不可忽视的指导作用。本文对50μm直径的铜柱凸点与Cu/Sn互连样片及凸点本身的可靠性进行测试和分析,着重考察互连的铜柱凸点在热电耦合共同作用下的可靠性。通过建立小型铜柱凸点互连样品,研究其在不同电、热迁移条件下,组织演变、界面金属间化合物生成和长大、孔洞的形成及演变规律,考察铜柱凸点互连样片的力学/电学等性能变化。主要内容和结论有:（1）电流密度对于铜柱凸点界面金属间化合物的影响显着,主要是由于电子风力带动金属原子发生定向迁移从而影响其相互扩散的过程。通电过程的发生,使得阴极和阳极的凸点界面IMC的生长出现极性效应。随着电流密度的增大,极性效应不断增强。由于Ni阻挡层的存在,Cu无法与Sn发生交互作用,因而只有Ni和Sn能够发生扩散,形成IMC。经能谱确认,该IMC的主要成分为Ni3Sn4。极性效应也体现在IMC的生长速度上。总的来说,在相同时间内,铜柱凸点Ni/Sn界面IMC的厚度为:阳极>时效>阴极。（2）温度同样对铜柱凸点Ni/Sn界面IMC有着明显的影响,其作用原理是通过提高金属原子的迁移率来加强扩散进程。温度越高,Ni/Sn相互扩散过程更加剧烈,生成的IMC极值厚度得到提高,同时极性效应也不断增强,在180°C时,铜柱上的焊料开始变软且沿着侧壁向下流淌。进而发现,侧壁的Sn和Cu/Ni反应生成IMC的过程符合时效时的扩散反应规律,未出现极性效应,原因可能是电子风力仅带来了纵向的动能。
戈长丽[10]（2019）在《三维封装系统TSV和微通道的热建模技术》文中进行了进一步梳理为满足更高性能、更低功耗、更小尺寸和更低成本的要求,三维集成技术对于克服互连扩展的障碍极具吸引力,被认为是下一代集成电路最有潜力的发展方向。然而,由于晶体管密度大幅增加、有效散热面积减少,导致芯片温度升高,因此,有效的热管理成为三维集成电路（3D IC）解决方案中最关键的问题之一。使用硅通孔（TSV）技术对集成电路模型进行垂直集成被认为是开发新一代电子产品最可行的解决方案之一。TSV技术通过在上下层器件中插入TSV,使热量沿器件层传导至散热器,TSV是实现3D IC的关键组件。然而,含大量TSV的3D封装结构的精确建模非常复杂。例如,其由内部圆柱形金属导体及外部包裹的一层极薄的氧化层（微米级）所构成,引发了多尺度问题,使得三维封装结构的网格剖分非常密集,严重影响了求解效率。另外,在ICs层间集成微通道散热器,利用液体冷却循环系统带走器件产生的高热流,可明显改善系统的散热效果。3D IC的鲁棒性及后续的热管理在很大程度上依赖于设计初期对系统的精确建模分析,因此研究液冷对IC热行为的影响,以优化3D IC的性能、成本和可靠性是非常必要的。本文提出两种有效的TSV结构等效热建模方法,得到等效热导率计算公式;然后对焊点结构进行等效热参数提取;最后基于2电阻（2R）和4R结构的紧凑瞬态热模型方法,采用3D-ICE模拟器和MATLAB对典型3D IC中微通道液体冷却模型进行了热建模与热分析。
二、Heat transfer in high density electronics packaging（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Heat transfer in high density electronics packaging（论文提纲范文）
（1）电-力耦合载荷下BGA微焊点力学性能和断裂行为及其尺寸效应的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景与意义 |
| 1.2 电子封装概述及简史 |
| 1.2.1 电子封装概述 |
| 1.2.2 电子封装简史 |
| 1.3 微焊点力学行为与性能的研究概述 |
| 1.3.1 拉伸性能的研究概述 |
| 1.3.2 剪切性能的研究概述 |
| 1.3.3 蠕变行为的研究概述 |
| 1.3.4 疲劳行为的研究概述 |
| 1.4 微焊点中尺寸效应相关问题的研究概述 |
| 1.4.1 界面反应的尺寸效应 |
| 1.4.2 力学性能的尺寸效应 |
| 1.4.3 断裂行为的尺寸效应 |
| 1.5 微焊点中的电迁移 |
| 1.5.1 电迁移的研究简史 |
| 1.5.2 电迁移物理 |
| 1.5.3 电迁移对焊点组织、结构和性能的影响 |
| 1.6 本文的研究目的和研究内容 |
| 第二章 电-力耦合下加载速度对BGA结构Cu/Sn–3.0Ag–0.5Cu/Cu焊点的剪切性能与断裂行为的影响 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验方法和有限元模型及参数 |
| 2.2.1 实验方法 |
| 2.2.2 有限元模型及参数 |
| 2.3 实验和模拟计算结果及分析 |
| 2.3.1 电-力耦合下不同加载速度下焊点的剪切强度 |
| 2.3.2 微焊点断面形貌和成分分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 电-力耦合下电流密度对BGA结构Cu/Sn–3.0Ag–0.5Cu/Cu焊点的剪切性能与断裂行为的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验方法和有限元模型及参数 |
| 3.2.1 实验方法 |
| 3.2.2 有限元模型及材料参数 |
| 3.3 实验和模拟计算结果及分析 |
| 3.3.1 焊点焦耳热效应的表征 |
| 3.3.2 焊点的剪切断裂强度 |
| 3.3.3 电-力耦合下微焊点的损伤分析 |
| 3.3.4 断口形貌与断裂机理分析 |
| 3.3.5 电-力耦合下微裂纹的扩展路径 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 电-力耦合下BGA结构Cu/Sn–3.0Ag–0.5Cu/Cu焊点的剪切性能与断裂行为的尺寸效应 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方法和有限元模型及参数 |
| 4.2.1 实验方法 |
| 4.2.2 有限元模型及参数 |
| 4.3 实验和模拟计算结果及分析 |
| 4.3.1 焊点高度对焊点中IMC形貌和厚度的影响 |
| 4.3.2 焊点高度对剪切性能的影响 |
| 4.3.3 电-力耦合下微焊点的断裂行为及尺寸效应 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 电-力耦合下BGA结构Cu/Sn–3.0Ag–0.5Cu/Cu焊点的蠕变与断裂行为 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.3 实验结果 |
| 5.3.1 不同剪切载荷下微焊点的蠕变 |
| 5.3.2 不同温度下微焊点的蠕变 |
| 5.3.3 电-力耦合下微焊点的蠕变断裂形貌 |
| 5.4 讨论与分析 |
| 5.4.1 电流载荷对稳态蠕变速率的影响 |
| 5.4.2 电流载荷对蠕变本构方程的影响 |
| 5.4.3 电流载荷对蠕变断裂模式的影响 |
| 5.4.4 电流密度对微焊点蠕变行为的影响 |
| 5.4.5 修正的Garofalo双曲正弦模型 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 电-力耦合下微焊点中solder/IMC界面裂纹的断裂力学研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 断裂力学理论推导 |
| 6.3 有限元模型及材料参数 |
| 6.4 计算结果与讨论 |
| 6.4.1 加载速度对界面断裂驱动力的影响 |
| 6.4.2 电流密度对界面断裂驱动力的影响 |
| 6.4.3 焊点高度对界面断裂驱动力的影响 |
| 6.4.4 恒定应力对界面断裂驱动力的影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 电-力耦合下微焊点中微裂纹萌生和扩展过程的相场模拟计算 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 准静态裂纹的相场模型 |
| 7.2.1 准静态裂纹表面的相场描述 |
| 7.2.2 构建裂纹相场模型中各组分的自由能泛函 |
| 7.2.3 裂纹相场模型的控制方程 |
| 7.3 相场控制方程的求解 |
| 7.4 相场模拟计算与结果分析 |
| 7.4.1 电流对微裂纹萌生和扩展的影响 |
| 7.4.2 空洞对微裂纹萌生和扩展的影响 |
| 7.4.3 多空洞下微裂纹的萌生和扩展 |
| 7.5 本章小结 |
| 全文总结 |
| 参考文献 |
| 博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（2）Sn58Bi-xCu钎料设计制备及其对微焊点性能的影响机理（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 Sn-Bi钎料性能调控的研究现状 |
| 1.2.1 添加合金元素对钎料性能的影响 |
| 1.2.2 添加强化颗粒对钎料性能的影响 |
| 1.3 泡沫金属结构的研究及应用现状 |
| 1.3.1 泡沫金属结构制备的研究现状 |
| 1.3.2 泡沫铜在电子封装中的应用 |
| 1.4 目前研究存在的问题 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第2章 试验材料与方法 |
| 2.1 钎焊材料 |
| 2.2 复合焊膏钎焊试样制备 |
| 2.3 泡沫铜钎焊试样制备 |
| 2.4 复合焊膏焊接性测试 |
| 2.4.1 熔化特性测试 |
| 2.4.2 润湿性测试 |
| 2.4.3 微观组织表征 |
| 2.4.4 剪切强度测试 |
| 2.5 焊点微观压痕性能测试 |
| 2.6 焊点热学性能测试 |
| 2.7 热时效测试 |
| 2.8 本章小结 |
| 第3章 微米铜颗粒对Sn58Bi/Cu微焊点焊接性的影响及机理 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 复合焊膏的熔化和润湿行为 |
| 3.3 微米铜颗粒对微焊点剪切力学性能的影响 |
| 3.4 微米铜颗粒对复合焊膏焊后微观组织的影响 |
| 3.5 微米铜颗粒对体钎料组织演变的影响及机理 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 含铜颗粒Sn58Bi焊缝的导热性及物理模型 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 LED热传递的基本原理 |
| 4.3 LED热阻及结构函数 |
| 4.4 微米铜颗粒对Sn58Bi焊缝热导率的影响 |
| 4.5 Sn58Bi焊缝热导率对LED散热影响的有限元模拟 |
| 4.5.1 模型建立及参数设置 |
| 4.5.2 微米铜颗粒含量对LED结温的影响 |
| 4.5.3 LED输入功率与结温的相关性 |
| 4.6 导热物理模型及机理 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 含铜颗粒的Sn58Bi/Cu微焊点抗时效性能 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 体钎料微观组织的演变规律 |
| 5.3 界面IMC的形貌演变及生长规律 |
| 5.3.1 界面IMC形貌演变规律 |
| 5.3.2 界面IMC层生长规律 |
| 5.4 微焊点力学性能演变规律 |
| 5.4.1 微焊点剪切力学性能演变规律 |
| 5.4.2 微观压痕硬度演变规律 |
| 5.4.3 蠕变性能演变规律 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 泡沫铜调控的Sn58Bi/Cu焊点组织及性能演变规律 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 泡沫铜对体钎料微观组织的影响 |
| 6.3 泡沫铜对体钎料微观压痕力学性能的影响 |
| 6.4 焊点塑性变形能力及变形机理 |
| 6.5 焊点在热时效后的组织及性能演变规律 |
| 6.5.1 体钎料形貌演变规律 |
| 6.5.2 界面IMC形貌演变规律 |
| 6.5.3 界面IMC层生长规律 |
| 6.5.4 剪切强度演变规律 |
| 6.6 热时效前后微米铜和泡沫铜对焊点结构演变影响 |
| 6.6.1 体钎料微观组织演变 |
| 6.6.2 界面IMC层生长与演变 |
| 6.7 本章小结 |
| 结论 |
| 创新点 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术成果 |
| 致谢 |
（3）面向电子封装的围坝打印—填充过程动力学建模与尺度调控（论文提纲范文）
| 内容摘要 |
| abstract |
| 引言 |
| 1 绪论 |
| 1.1 电子封装技术简介 |
| 1.2 点胶封装及围坝技术简介 |
| 1.3 课题研究意义 |
| 1.4 国内外研究现状 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 2 流体挤出成形过程建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 宏观流动理论模型分析 |
| 2.3 数值方法 |
| 2.4 流体成形过程建模 |
| 2.5 成形过程数值模拟 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 围坝打印-填充过程动力学建模 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 围坝过程动力学建模 |
| 3.3 数值模拟与试验 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 围坝打印-填充过程尺度调控 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 成形因素与尺度分析 |
| 4.3 打印尺度调控 |
| 4.4 填充尺度调控 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 后记 |
| 附录 :攻读硕士学位期间发表的部分学术论文论着 |
（4）基于液态金属强化传热的双连续相热界面材料研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 微电子系统的热效应和电迁移 |
| 1.1.1 芯片的热效应 |
| 1.1.2 热效应的危害 |
| 1.1.3 电子系统的电迁移 |
| 1.2 电子封装热管理基础 |
| 1.2.1 基本传热原理 |
| 1.2.2 常见电子封装技术及其热特性 |
| 1.3 热界面材料概述 |
| 1.3.1 热界面材料及其特性 |
| 1.3.2 商用的热界面材料产品介绍 |
| 1.3.3 国内外热界面材料研究进展 |
| 1.4 选题思路及研究内容 |
| 1.4.1 选题思路 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 第2章 热界面材料的制备工艺与微观组织 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验材料与制备工艺 |
| 2.2.1 实验原料及选用理由 |
| 2.2.2 热界面材料的制备工艺 |
| 2.3 热界面材料的微观组织 |
| 2.3.1 实验方法与实验设备 |
| 2.3.2 实验结果与分析讨论 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 液态金属/金刚石界面的结构与热导 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 液态金属/金刚石的界面结构 |
| 3.2.1 实验方法与实验设备 |
| 3.2.2 实验结果与分析讨论 |
| 3.3 液态金属/金刚石的界面热导 |
| 3.3.1 实验方法与实验设备 |
| 3.3.2 实验结果与分析讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 热界面材料的导热性能及影响因素 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方法与实验设备 |
| 4.2.1 实验方法 |
| 4.2.2 实验设备 |
| 4.3 实验结果与分析讨论 |
| 4.3.1 组分比例与成型压力对导热性能的影响 |
| 4.3.2 其它因素对热界面材料导热性能的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 热界面材料的力学性能及影响因素 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验方法与实验设备 |
| 5.3 实验结果与分析讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 热界面材料的界面传热性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验方法与实验设备 |
| 6.2.1 实验方法 |
| 6.2.2 实验设备 |
| 6.3 实验结果与分析讨论 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 电子封装中焊点的电迁移各向异性 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 实验方法与实验设备 |
| 7.3 实验结果与分析讨论 |
| 7.3.1 电迁移各向异性的实验现象 |
| 7.3.2 电迁移各向异性的理论分析 |
| 7.3.3 电迁移各向异性的应用价值 |
| 7.4 本章小结 |
| 第8章 全文总结与展望 |
| 8.1 全文总结 |
| 8.1.1 双连续相结构复合热界面材料研究 |
| 8.1.2 电子封装中焊点的电迁移各向异性 |
| 8.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（5）高性能硅转接板的系统设计及集成制造方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 TSV三维封装技术概述 |
| 1.1.1 TSV三维封装技术的发展及现状 |
| 1.1.2 TSV三维封装技术的分类及优缺点比较 |
| 1.2 转接板技术概述 |
| 1.2.1 转接板的典型结构 |
| 1.2.2 硅转接板/玻璃转接板/有机转接板 |
| 1.2.3 硅转接板的应用 |
| 1.3 硅转接板技术面临的挑战 |
| 1.4 转接板集成方法及制备工艺的研究现状 |
| 1.5 本文的研究意义及主要内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 硅转接板的系统设计 |
| 2.1 硅转接板设计的性能要求及设计参数 |
| 2.2 TSV热应力分析 |
| 2.2.1 TSV单孔的热应力 |
| 2.2.2 TSV孔径和深宽比对热应力的影响 |
| 2.2.3 绝缘层厚度对TSV热应力的影响 |
| 2.2.4 TSV孔形状对热应力的影响 |
| 2.2.5 TSV阵列的热应力 |
| 2.3 转接板翘曲分析 |
| 2.3.1 RDL层厚度对翘曲的影响 |
| 2.3.2 硅基底厚度对翘曲的影响 |
| 2.3.3 减小转接板翘曲的方法 |
| 2.4 转接板散热性能分析 |
| 2.4.1 转接板散热有限元模型 |
| 2.4.2 TSV数量及硅基底厚度对转接板热阻的影响 |
| 2.4.3 RDL层对转接板热阻的影响 |
| 2.5 信号完整性分析 |
| 2.5.1 传输特性及串扰 |
| 2.5.2 眼图仿真分析 |
| 2.6 制备工艺对设计的限制 |
| 2.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 硅转接板制备工艺 |
| 3.1 常规的硅转接板制备工艺流程 |
| 3.2 薄晶圆通孔电镀TSV的转接板制备工艺 |
| 3.3 关键工艺的研究 |
| 3.3.1 通孔刻蚀工艺 |
| 3.3.2 双面干膜通孔电镀工艺 |
| 3.3.3 转接板高密度布线工艺 |
| 3.4 与常规工艺相比的优势 |
| 3.4.1 工艺步骤的简化 |
| 3.4.2 工艺成本对比分析 |
| 3.4.3 TSV绝缘性能分析 |
| 3.5 存储扩容转接板的制备及样品 |
| 3.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 转接板性能测试及结果分析 |
| 4.1 转接板可靠性测试 |
| 4.1.1 菊花链结构测试 |
| 4.1.2 TSV漏电流测试 |
| 4.1.3 RDL介质层漏电流测试 |
| 4.1.4 温度循环测试 |
| 4.1.5 工艺兼容性测试 |
| 4.2 转接板等效热机械性能测试 |
| 4.2.1 等效热导率测试 |
| 4.2.2 等效热膨胀系数测试 |
| 4.2.3 等效弹性模量与弯曲强度测试 |
| 4.3 转接板电性能测试 |
| 4.3.1 电气连接通断测试 |
| 4.3.2 RDL导线电阻率测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 转接板高导热性RDL的集成 |
| 5.1 RDL层间介质材料概述 |
| 5.2 改性复合介质材料的制备 |
| 5.2.1 高热导率的聚合物基复合材料 |
| 5.2.2 基体与增强相的选择 |
| 5.2.3 SiC晶须和金刚石纳米颗粒改性PI复合材料的制备工艺 |
| 5.3 改性PI复合介质材料性能的测试及组分比例选择 |
| 5.3.1 改性PI复合介质材料的热导率 |
| 5.3.2 改性PI复合介质材料的热膨胀系数 |
| 5.3.3 改性PI复合介质材料组分比例的选择及其它相关性能测试 |
| 5.4 改性PI复合介质RDL对转接板热性能影响的仿真分析 |
| 5.5 高导热性RDL存储扩容转接板 |
| 5.5.1 高导热性RDL存储扩容转接板的制造 |
| 5.5.2 高导热性RDL存储扩容转接板的热性能测试 |
| 5.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文主要研究内容和重要结论 |
| 6.2 本文主要创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
（6）三维集成电路中硅通孔电源分配网络分析与设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 三维集成技术研究背景 |
| 1.2 三维集成技术 |
| 1.2.1 三维集成技术概念 |
| 1.2.2 三维集成技术的起源和发展历史 |
| 1.2.3 三维集成电路的研究进展及应用前景 |
| 1.2.4 三维集成技术面临的挑战 |
| 1.3 三维集成电路中电源分配网络 |
| 1.3.1 基于TSV的三维电源分配网络 |
| 1.3.2 三维集成电源分配网络设计与挑战 |
| 1.3.3 硅通孔电源分配网络的研究进展 |
| 1.4 本文的研究内容及章节结构 |
| 第二章 3D PDN阻抗分析和电源噪声优化 |
| 2.1 一种简易的3D PDN阻抗分析模型 |
| 2.1.1 3D PDN阻抗模型及验证 |
| 2.1.2 3D PDN阻抗拓展分析和讨论 |
| 2.2 TSV电源噪声优化 |
| 2.2.1 随频率变化的TSV寄生参数建模 |
| 2.2.2 TSV寄生参数和电源噪声优化 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 TSV噪声耦合及对PDN的影响 |
| 3.1 TSV噪声耦合建模及PDN分析 |
| 3.1.1 电源/地TSV之间的噪声耦合模型 |
| 3.1.2 片上电源分配网络建模 |
| 3.2 TSV噪声耦合模型验证及参数分析 |
| 3.2.1 TSV噪声耦合模型验证 |
| 3.2.2 TSV参数对于噪声耦合的影响 |
| 3.2.3 考虑SSN之后的TSV噪声耦合效应 |
| 3.3 整个PDN引起的电源供电噪声 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 三维PDN热特性分析 |
| 4.1 三维集成中PDN热模型 |
| 4.1.1 PDN热属性和常用热分析方法 |
| 4.1.2 基于有限体积法的三维热分析 |
| 4.2 三维PDN结构的等效热导率模型 |
| 4.2.1 TSV单元的等效热导率 |
| 4.2.2 片上PDN单元的等效热导率 |
| 4.3 仿真验证方法 |
| 4.4 数值结果讨论 |
| 4.4.1 TSV阵列等效热导率分析和验证 |
| 4.4.2 片上PDN等效热导率分析 |
| 4.4.3 TSV结构的热传导作用分析 |
| 4.4.4 三维集成温度特性分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 三维集成电热约束综合优化 |
| 5.1 三维PDN电热约束分析 |
| 5.2 三维PDN综合建模 |
| 5.2.1 基于阻抗的三维PDN电源模型 |
| 5.2.2 基于FVM的三维PDN热学模型 |
| 5.3 三维PDN中 TSV电热综合优化 |
| 5.3.1 三维芯片堆叠电源完整性分析 |
| 5.3.2 三维芯片堆叠温度特性分析 |
| 5.3.3 电热约束综合优化分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（7）电-热-力场作用下微互连中微观组织演化及其对可靠性影响的相场模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景与意义 |
| 1.2 电子封装技术概述 |
| 1.3 电流对电子封装微互连结构的微观组织及可靠性的影响 |
| 1.3.1 电子封装微互连结构中的电迁移行为 |
| 1.3.2 微互连焊点中微空洞的电迁移和粗化合并行为 |
| 1.3.3 微互连焊点中β-Sn形貌演化及其取向对界面反应和可靠性的影响 |
| 1.3.4 微互连焊点中成分偏析及相偏聚 |
| 1.4 温度梯度对电子封装微互连结构的微观组织及可靠性的影响 |
| 1.4.1 电子封装微互连结构中的热迁移行为 |
| 1.4.2 微互连焊点中微空洞的热迁移 |
| 1.4.3 微互连焊点中成分偏析及相偏聚 |
| 1.5 电子封装微互连结构中的热应力 |
| 1.5.1 微互连焊点中热应力引起的可靠性问题 |
| 1.5.2 TSV结构中热应力引起的可靠性问题 |
| 1.5.2.1 微观组织对TSV热-力行为的影响 |
| 1.5.2.2 Cu填充TSV中铜胀出及界面剥离行为 |
| 1.5.2.3 TSV铜柱内晶粒形貌演化 |
| 1.6 计算材料学在电子封装互连结构研究中的应用 |
| 1.6.1 相场法 |
| 1.6.2 蒙特卡洛法 |
| 1.6.3 有限元法 |
| 1.7 本论文的主要研究目的和研究内容 |
| 第二章 相场模型及数值求解 |
| 2.1 相场模型的发展历史 |
| 2.2 相场模型的基本理论 |
| 2.2.1 尖锐界面模型和扩散界面模型 |
| 2.2.2 相场变量 |
| 2.2.3 热力学自由能函数 |
| 2.2.4 动力学方程 |
| 2.3 相场模型的数值求解 |
| 2.3.1 有限差分方法 |
| 2.3.2 傅里叶谱方法 |
| 2.3.3 有限元方法 |
| 2.3.4 计算软件平台 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 微互连焊点中微空洞的演化及迁移行为 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 Sn/Cu微互连焊点中Kirkendall空洞的晶体相场法模拟 |
| 3.2.1 数值模型及材料参数 |
| 3.2.2 Kirkendall空洞的形核和长大过程 |
| 3.2.3 界面位向差大小对Kirkendall空洞形核和长大的影响 |
| 3.3 电场作用下微互连焊点中微空洞迁移和粗化行为 |
| 3.3.1 数值模型及材料参数 |
| 3.3.2 仅界面能作用下微空洞的演化 |
| 3.3.3 电场下微空洞的演化 |
| 3.3.4 电场下微空洞的迁移动力学分析 |
| 3.4 温度梯度作用下微互连焊点中微空洞迁移和合并行为 |
| 3.4.1 数值模型及材料参数 |
| 3.4.2 温度梯度下微空洞的演化 |
| 3.4.3 温度梯度下微空洞的迁移动力学分析 |
| 3.5 电场作用下微互连焊点中多空洞迁移和粗化行为 |
| 3.5.1 数值模型及材料参数 |
| 3.5.2 仅界面能作用下多空洞的合并粗化 |
| 3.5.3 电场下多空洞的迁移演化 |
| 3.5.4 电场下多空洞的粗化和迁移动力学分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 电场作用下β-Sn晶界定向迁移和晶粒择优生长行为 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 数值模型 |
| 4.3 结果与分析 |
| 4.3.1 竹节型三晶体系中晶界定向迁移和晶粒择优生长 |
| 4.3.2 晶界能与静电自由能的竞争效应 |
| 4.3.3 β-Sn多晶体系中晶粒的竞争性生长及形貌演化失稳 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 电场作用下BGA结构Cu/Sn-58Bi/Cu微互连焊点中的微观组织演化和宏观物理性能变化 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 数值模型及材料参数 |
| 5.3 模拟结果 |
| 5.3.1 微焊点中Sn-58Bi微观组织模拟及演化特征 |
| 5.3.2 电场下BGA结构Cu/Sn-58Bi/Cu微焊点的微观组织演化 |
| 5.4 讨论与分析 |
| 5.4.1 微焊点中电流密度分布特征与微观组织的内在相关性 |
| 5.4.2 微焊点中应力分布特征与微观组织的内在相关性 |
| 5.4.3 电场下BGA结构Cu/Sn-58Bi/Cu微焊点中富Bi相的粗化行为 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 温度梯度作用下线型Cu/Sn-58Bi/Cu微互连焊点中的相分离行为和热物理性能分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 数值模型 |
| 6.3 数值处理及材料参数 |
| 6.4 结果与分析 |
| 6.4.1 等温时效条件下线型Cu/Sn-58Bi/Cu微焊点的微观组织演化 |
| 6.4.2 温度梯度下线型Cu/Sn-58Bi/Cu微焊点的微观组织演化 |
| 6.4.3 微观组织不均匀性对局部热传输性能的影响 |
| 6.4.4 温度梯度下富Bi相的粗化和迁移动力学分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 三维封装TSV中铜晶粒形貌演化与热-力行为的交互作用 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 模拟方法 |
| 7.2.1 TSV铜柱中晶粒分布特征及演化 |
| 7.2.2 TSV热-力行为控制方程 |
| 7.2.3 Cu/SiO_2 界面内聚力模型 |
| 7.3 结果与分析 |
| 7.3.1 铜柱内Cu晶粒形貌对TSV热-力行为的影响 |
| 7.3.2 铜柱内Cu晶粒形貌对铜胀出量的影响 |
| 7.3.3 TSV中 Cu晶粒形貌及界面剥离对铜胀出行为影响的蒙特卡洛模拟 |
| 7.3.4 服役过程TSV中 Cu晶粒形貌演化与热-力行为的交互作用 |
| 7.4 本章小结 |
| 全文总结 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（8）功率MMIC三维异构集成与封装的热分析与仿真研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 系统级封装概述 |
| 1.1.2 高密度集成封装的热问题研究现状 |
| 1.2 本文研究目的与研究内容 |
| 1.3 论文章节安排 |
| 第二章 系统级封装热问题分析基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 封装的热管理 |
| 2.2.1 热管理概述 |
| 2.2.2 热管理解决方案 |
| 2.3 传热学基本理论 |
| 2.3.1 热传递的三种方式 |
| 2.3.2 稳态与瞬态热分析 |
| 2.3.3 导热微分方程与定解条件 |
| 2.4 功率放大器基本理论与热特性 |
| 2.4.1 功率放大器基本理论 |
| 2.4.2 功率放大器的热特性 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 求解多层封装结构温度场分布的解析方法 |
| 3.1 求解温度场分布的不同解析方法介绍 |
| 3.2 不同几何尺寸的多层封装结构热解析模型 |
| 3.3 解析公式推导过程 |
| 3.3.1 第一部分的温度场解析解 |
| 3.3.2 第二部分的温度场解析解 |
| 3.3.3 迭代计算过程 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 功率MMIC封装的温度场计算与仿真比较分析 |
| 4.1 功率MMIC的封装 |
| 4.1.1 埋置型封装工艺介绍 |
| 4.1.2 功率MMIC芯片选型 |
| 4.1.3 封装结构设计 |
| 4.2 功率MMIC封装的热仿真分析 |
| 4.2.1 ANSYS仿真软件介绍 |
| 4.2.2 ANSYS仿真模型建立和结果分析 |
| 4.3 功率MMIC封装的温度场分布计算 |
| 4.3.1 热解析模型的建立 |
| 4.3.2 热解析模型的计算过程 |
| 4.4 仿真与计算结果对比与分析 |
| 4.4.1 自然对流冷却条件下的结果分析 |
| 4.4.2 强制液冷条件下的结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 后续研究工作 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 |
（9）电热耦合对铜柱凸点界面化合物生长的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 高密度封装技术的发展 |
| 1.1.1 高密度封装技术的分类 |
| 1.1.2 高密度封装技术的难题 |
| 1.2 铜柱凸点在高密度封装中的发展 |
| 1.2.1 铜柱凸点的制备 |
| 1.2.2 铜柱凸点的IMC反应机理 |
| 1.2.3 界面IMC对于凸点可靠性的影响 |
| 1.3 互连焊点中的电热耦合现象 |
| 1.3.1 电迁移物理机制 |
| 1.3.2 电热耦合作用的各种影响因素 |
| 1.3.2.1 工作温度 |
| 1.3.2.2 焊料成分 |
| 1.3.3 电热耦合作用在焊点中对界面IMC的影响 |
| 1.4 研究目的及主要内容 |
| 第二章 实验方法 |
| 2.1 掩模版及图形化芯片的制作 |
| 2.2 通电实验装置的搭建 |
| 2.3 热压键合处理 |
| 2.3.1 实验仪器 |
| 2.3.2 剪切实验 |
| 2.4 微观组织表征 |
| 2.4.1 微凸点截面试样观察方法 |
| 2.4.2 IMC组成及其厚度的确定 |
| 第三章 低电流密度下电热耦合对铜柱凸点界面化合物生长的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 150 °C下零电流对铜柱凸点界面化合物生长的影响 |
| 3.3 150 °C下微电流对铜柱凸点界面化合物生长的影响 |
| 3.3.1 键合参数初探 |
| 3.3.2 不同作用时间下铜柱凸点界面化合物的生长 |
| 3.4 150°C微电流密度下电热耦合作用对界面化合物生长的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 高电流密度下电热耦合对铜柱凸点界面化合物生长的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 150°C高电流密度下铜柱凸点界面化合物的生长 |
| 4.2.1 不同作用时间下铜柱凸点界面化合物成分及厚度的变化 |
| 4.2.2 150°C下电流密度对铜柱界面化合物成分及厚度的影响机理 |
| 4.3 180°C高电流密度下铜柱凸点界面化合物的生长 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 全文总结 |
| 5.1 主要结论 |
| 5.2 不足及展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间以发表或录用的论文 |
（10）三维封装系统TSV和微通道的热建模技术（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 3D封装系统概述 |
| 1.1.2 TSV技术概述 |
| 1.1.3 微通道液冷技术概述 |
| 1.2 国内外研究现状及发展趋势 |
| 1.2.1 TSV技术的研究现状 |
| 1.2.2 微通道液冷的研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 传热学理论和数值分析方法 |
| 2.1 热传递的基本方式 |
| 2.1.1 热传导 |
| 2.1.2 对流 |
| 2.1.3 热辐射 |
| 2.2 对流换热基本方程组 |
| 2.2.1 连续性方程 |
| 2.2.2 动量微分方程 |
| 2.2.3 能量微分方程 |
| 2.3 热模型与热分析方法 |
| 2.3.1 热模型 |
| 2.3.2 热分析方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 TSV和焊点热建模与热分析 |
| 3.1 TSV等效 |
| 3.1.1 基于热阻网络的等效热导率计算 |
| 3.1.2 基于参数拟合法的等效热导率计算 |
| 3.1.3 仿真验证 |
| 3.2 焊点等效 |
| 3.2.1 焊点模型与填料技术 |
| 3.2.2 基于热阻网络的等效热导率计算 |
| 3.2.3 基于参数拟合的等效热导率计算 |
| 3.2.4 仿真验证 |
| 3.3 系统级结构仿真验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 微通道散热器的数值分析与仿真 |
| 4.1 传统的固体紧凑热建模 |
| 4.2 液体的紧凑热建模 |
| 4.2.1 基于4RM的紧凑瞬态热模型 |
| 4.2.2 基于2RM的紧凑瞬态热模型 |
| 4.3 仿真分析 |
| 4.3.1 3D ICE软件介绍 |
| 4.3.2 MATLAB求解过程 |
| 4.4 仿真模型与仿真结果 |
| 4.4.1 3D ICE与 MATLAB计算 |
| 4.4.2 微通道深宽比变化对散热的影响 |
| 4.4.3 3D IC模型分析 |
| 4.5 本章小节 |
| 第五章 总结 |
| 5.1 主要工作与创新点 |
| 5.2 后续研究工作 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 |
四、Heat transfer in high density electronics packaging（论文参考文献）
- [1]电-力耦合载荷下BGA微焊点力学性能和断裂行为及其尺寸效应的研究[D]. 乐文凯. 华南理工大学, 2020(05)
- [2]Sn58Bi-xCu钎料设计制备及其对微焊点性能的影响机理[D]. 张浩. 哈尔滨理工大学, 2020(01)
- [3]面向电子封装的围坝打印—填充过程动力学建模与尺度调控[D]. 邓扬. 三峡大学, 2020
- [4]基于液态金属强化传热的双连续相热界面材料研究[D]. 位松. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [5]高性能硅转接板的系统设计及集成制造方法研究[D]. 罗江波. 上海交通大学, 2019(06)
- [6]三维集成电路中硅通孔电源分配网络分析与设计[D]. 朱伟军. 西安电子科技大学, 2019(02)
- [7]电-热-力场作用下微互连中微观组织演化及其对可靠性影响的相场模拟研究[D]. 梁水保. 华南理工大学, 2019
- [8]功率MMIC三维异构集成与封装的热分析与仿真研究[D]. 严星. 上海交通大学, 2019(06)
- [9]电热耦合对铜柱凸点界面化合物生长的影响研究[D]. 黄超. 上海交通大学, 2019(06)
- [10]三维封装系统TSV和微通道的热建模技术[D]. 戈长丽. 上海交通大学, 2019(06)