[发明专利]一种多芯片组件微流道散热结构的优化方法

说明书

本发明公开了一种多芯片组件微流道散热结构的优化方法，该方法以多芯片组件中微流道直径、微流道结构、微流道冷却液进口流速作为设计参数，以有限元模型中最高温度作为目标值，设计了9组有效试验计算仿真，通过正交设计试验方法对试验结果数据做极差分析，得出优化组合及其影响因子的主次关系，在通过实验结果，可做出方差分析，得出对微流道散热性能的影响因子的显著性影响，该方法对其它互连结构优化设计也具有指导作用。

技术领域

本发明涉及微电子封装中电子元器件的散热优化技术，具体是一种基于正交试验设计的多芯片组件微流道散热结构的优化方法。

背景技术

随着智能手机、平板电脑、移动存储设备及车用电子设备等电子产品对更多功能、更小体积和更高集成度需求的日益增加,使得电子产品内电路功率显著上升，这就必然会导致整个电子产品系统的热量急剧增多，据最新研究成果表明，在室温条件下，当电子元器件的温度在升高10℃，电子元器件的使用寿命减半，这就是“10℃法则”，而且当温度在70℃～80℃之间时，温度每升高一度，其可靠性就降低5％，而且在电子元件失效诱因中，温度的影响比例高达55％。因此，散热问题已成为制约电子产品进一步小型化和集成化的瓶颈之一。为解决小体积和高集成度条件下的电子产品散热问题，需要采用更加有效的新型散热技术，而作为新型散热技术之一的微流道散热技术由于具有低热阻、高效率和可与芯片集成加工等优点，其实际应用极大的满足了电子产品在小型化和高集成度化的同时对散热性能的需求。微流道散热技术可以基于硅基板及低温共烧陶瓷(LTCC)基板来实现。

为了实现散热结构的散热性能最优，可以通过优化基板结构，从而使得电子元器件的散热性能能够优化，不至于因为器件工作状态的时候，由于温度过高而失效。而对结构的优化过程往往是先提出想法，然后在此基础上做出相应的结构，成品做出之后还需要做对应的元器件发热试验，考察在该结构形状尺寸且电子元器件正常工作的情况下检测所能达到的温度是多少，而这样的一个试验过程是需要花费很大的时间和精力的。提出结构尺寸数据，然后就是需要做出大量的试验数据。正交试验设计(Orthogonal Design)是于二十世纪50年代初期，由日本质量管理专家田口玄一(Tachugi)博士提出的在多因素试验设计方法的基础上，进一步研究开发出来的一种试验设计技术。正交试验设计方法使用一种规范化的表格(正交表)进行试验设计，可以用较少的试验次数，取得较为准确、可靠的优选结论。因此，在对基板的微流道结构做优化时候，可以利用正交试验设计方法，从而减少试验次数，更容易实现优化结果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种多芯片组件微流道散热结构的优化方法，该方法通过制定相应水平因素的正交表来进行试验设计，简化了试验次数，选取了具有代表性的试验组合，提高了优化效率。

实现本发明目的的技术方案是：

一种多芯片组件微流道散热结构的优化方法，具体包括如下步骤：

1)建立多芯片组件的三维模型；

2)将步骤1)建立的三维模型划分网格导入流体分析软件fluent中进行温度仿真分析；

3)确定影响散热性能的影响因素；

4)创建正交试验中使用的正交水平因素表；

5)根据设计的正交水平因素表设计出9组具有代表性的试验组合；

6)建立9组相应结构组合的有限元分析模型；

7)分别仿真计算出结果，得出最后的模型中最高温度结果；

8)整理数据结果，对数据进行极差分析得出影响基板散热性能的因素主次关系；

9)对试验结果数据做方差分析，得出影响基板散热性能的因素显著性关系。