基于LTCC的微流道结构设计和优化

发布时间：2019-10-13 12:14

【摘要】：随着电子产品小型化、高性能化和多功能化的发展,封装密度不断提高,单位面积的功耗持续增加,导致封装体的温度越来越高。温度过高不仅使得芯片的工作性能降低、器件烧毁、连线断裂,而且会因温差过大而导致封装体结构断裂和芯片脱落等问题,所以散热已成为制约芯片封装的核心问题。本文对基于低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic,LTCC)基板的单层微流道以及其优化结构进行了研究。本文在国内外对于微流道研究的基础上,采用ANSYS软件对直插型、螺旋型、蛇型、曲线型、H型和树型6种常见结构的单层微流道进行了建模和仿真。主要研究了微流道结构、入口处水的流速和芯片功率对基板温度、流道内流体的速度和压强的影响。对不同结构微流道的散热效果进行了评估,并对入口处水的流速和芯片功率变化对于散热效果的影响进行了分析。为了满足更高密度封装的需要以及对基板温度分布均匀性的要求,本文在单层微流道的基础上提出了两种改进散热效率和温度分布均匀性的方案,即双层结构微流道和嵌铜结构微流道。对双层结构的微流道和嵌铜结构微流道进行了建模,并对这两种结构微流道在不同入口处水的流速、不同芯片功率下的不同结构微流道的基板温度分布、流道内流体的速度分布和压强分布进行了仿真分析,并与改进前的单层结构微流道进行了对比研究,对改进后的微流道的总体性能进行了评估。本文最后研究了基板材料对微流道散热的影响。对基于高温共烧陶瓷(High Temperature Co-fired Ceramic,HTCC)材料和硅(Si)材料的微流道的基板温度分布进行了仿真,并与基于LTCC材料的微流道的基板温度分布进行了对比,得出了材料属性对于微流道散热的影响。本文还对微流道内部结构(流道的尺寸、流道拐角的形状)对散热和流体运动的影响进行了简要的分析。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN405

【参考文献】

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本文编号：2548659