[发明专利]一种基于鲁棒设计的高密度集成电路封装的优化方法

权利要求书

1.一种基于鲁棒设计的高密度集成电路封装的优化方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)确定待优化的结构设计变量，把封装主要热失效部件的热疲劳应变作为优化目标函数；

(2)根据确定的结构设计变量和优化目标，进行三水平二阶鲁棒实验设计；

(3)对三水平二阶鲁棒实验设计点分别进行热疲劳应变的有限元分析和计算，形成完整的三水平二阶鲁棒实验设计表；

(4)根据完整的三水平二阶鲁棒实验设计点和对应的热疲劳应变值，运用最小二乘法构建高密度集成电路封装目标函数的二次曲面模型；

(5)对高密度集成电路封装目标函数的二次曲面模型进行方差检验和精度验证。若在符合设计要求的置信水平下，模型是显著的，则可利用此模型进行优化；反之须重新设计试验，构建新的二次曲面模型；

(6)利用满足精度和要求的二次曲面模型，作出等效热疲劳应变的等高线，分析各结构设计变量的交互作用和影响特性；

(7)利用已构造的二次曲面模型代替真实的有限元模型，建立多约束的高密度集成电路封装的热疲劳结构可靠性稳健优化模型，并进行求解，获得优化的封装结构参数集，并验证优化结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于鲁棒设计的高密度集成电路封装的优化方法，其特征在于：步骤(2)包括以下子步骤：

(2.1)根据高密度集成电路封装设计要求确定结构设计变量值的容限范围，以容限范围的中值为中心点将它们的值设置成三个水平：+1，0和-1，它们代表容限值的上限值、中值和下限值；

(2.2)由N个结构设计变量构造N维的超立方体，每维的中心和超立方体每边的中心分别设置一个实验点，总共抽样产生M个实验点，形成三水平二阶 鲁棒实验设计表，三水平二阶鲁棒实验设计不存在轴向点且不会同时处于高水平状态，使设计点都落在了安全区域，具有很强的鲁棒性。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于鲁棒设计的高密度集成电路封装的优化方法，其特征在于：步骤(3)包括以下子步骤：

(3.1)根据高密度封装的结构，和待优化的结构设计变量的中值，建立封装体有限元的实体模型；

(3.2)结合封装体各部件的材料属性，对封装体有限元的实体模型进行网格划分；

(3.3)按一定温度循环的标准，把循环的热载荷加载到有限元的每个节点上，在四到六个温度循环周期下，对三水平二阶鲁棒实验设计表中每个实验设计点进行有限元计算，求出主要失效部件最大等效的热疲劳应变值，得到完整的三水平二阶鲁棒实验设计表。

4.根据权利要求3所述的一种基于鲁棒设计的高密度集成电路封装的优化方法，其特征在于：高密度集成电路封装主要失效部件热疲劳应变二次曲面构建的方法为：

(a)构造二次曲面的基函数：

其中，G＝[1，p₁…，p_n，p₁²，p₁p₂，…，p₁p_n，p₂²，p₂p₃，…，p₂p_n，…，p_n-1²，p_n-1p_n，p_n²] ，为高密度集成电路封装主要失效部件热疲劳应变二次曲面的输出值， 为封装的结构设计变量，为对应设计变量的系数矩阵，ε表示有限元热疲劳应变的输出值ε＝(ε₁，ε₂，…，ε_m)n为封装结构设计变量的个数，m为三水平二阶鲁棒试验设计数。

(b)基函数对二次曲面系数求偏导：得到二次曲面的系数矩阵 式中q_ji为三水平二阶鲁棒实验设计表中第j个实验设计点第i个设计变量值。

(c)建立基于三水平二阶鲁棒实验设计二次曲面模型：。