[發(fā)明專利]一種高可靠性的嵌入式SiC功率器件封裝設(shè)計方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110700564.6 | 申請日： | 2021-06-23 |
| 公開（公告）號： | CN113343535B | 公開（公告）日： | 2022-04-01 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 樊嘉杰;錢弈晨 | 申請（專利權(quán)）人： | 復(fù)旦大學(xué) |
| 主分類號： | G06F30/23 | 分類號： | G06F30/23;G06F30/27;G06N3/12;G06F111/04;G06F111/06;G06F119/08 |
| 代理公司： | 北京紀凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245 | 代理人： | 陸惠中;趙旭 |
| 地址： | 200433 *** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 可靠性 嵌入式 sic 功率 器件 封裝 設(shè)計 方法 | ||
1.一種高可靠性的嵌入式SiC功率器件封裝設(shè)計方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：
S1、構(gòu)建SiC功率器件的三維模型，確定SiC功率器件的結(jié)構(gòu)和參數(shù)；其中，所述SiC功率器件包括依次層疊布置的基板、焊層、SiC MOSFET芯片和重布線層，所述基板、所述焊層和所述SiC MOSFET芯片封裝在塑封殼層內(nèi)，且所述塑封殼層朝向所述重布線層的表面設(shè)置有用于連通所述SiC MOSFET芯片與所述重布線層的盲孔，所述盲孔內(nèi)填充有導(dǎo)電介質(zhì)；所述參數(shù)包括所述盲孔的孔徑、所述盲孔的孔深以及所述盲孔之間的相對位置；
S2、基于經(jīng)驗公式獲得關(guān)于盲孔結(jié)構(gòu)的熱阻模型和力學(xué)模型；
其中，關(guān)于盲孔結(jié)構(gòu)的熱阻模型為：其中，R4為塑封殼層的熱阻、Rm為塑封殼層中導(dǎo)電介質(zhì)部分的熱阻、Rg為塑封殼層中塑封料部分的熱阻、Am為塑封殼層中導(dǎo)電介質(zhì)部分的等效傳熱面積、Ag為塑封殼層中塑封料部分的等效傳熱面積、k4為塑封殼層的導(dǎo)熱系數(shù)、k3為重布線層的導(dǎo)熱系數(shù)、h4為塑封殼層的厚度；
關(guān)于盲孔結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型為：F＝E3Smα3ΔT，其中，E3為重布線層的楊氏模量、Sm為盲孔與芯片的接觸面積、α3為重布線層的熱膨脹系數(shù)、ΔT為溫度循環(huán)的高低溫溫差；
S3、通過多目標優(yōu)化遺傳算法對所述熱阻模型和所述力學(xué)模型進行優(yōu)化，獲得盲孔結(jié)構(gòu)的最優(yōu)結(jié)果；
S4、根據(jù)S1中構(gòu)建好的SiC功率器件三維模型，在重布線層上確定盲孔分布的可行域；
S5、對于可行域內(nèi)的盲孔位置分布進行有限元仿真實驗，獲得不同盲孔位置分布條件下盲孔層在功率、溫度循環(huán)仿真后的最大熱應(yīng)力、最大散熱溫度；
S6、構(gòu)建盲孔層中關(guān)于盲孔位置分布的最大熱應(yīng)力模型和最大散熱溫度模型，并獲得盲孔位置分布的最優(yōu)結(jié)果；
其中，關(guān)于盲孔位置分布的最大熱應(yīng)力模型和最大散熱溫度模型分別為：
T＝-1.9x-3.4y+4x2+4.5y2-0.6xy+48.64
W＝-1.9x-1.6y+14x2+5.6y2-9.5xy+1.7
W為最大塑性功即最大熱應(yīng)力，T為最大散熱溫度，x、y為有限元仿真實驗的實驗因子即盲孔的行列間距，且盲孔在可行域內(nèi)按照固定的行列間距分布；
S7、結(jié)合S3中盲孔結(jié)構(gòu)的最優(yōu)結(jié)果和S6中盲孔位置分布的最優(yōu)結(jié)果，獲得SiC功率器件上盲孔層中盲孔的結(jié)構(gòu)和位置分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于：在S5中，進行有限元仿真實驗之前，還包括以下步驟：
S51、利用響應(yīng)曲面法進行實驗設(shè)計，確定實驗次數(shù)和實驗順序；
S52、根據(jù)JEDEC標準確定溫度循環(huán)仿真的環(huán)境參數(shù)與邊界條件；
S53、根據(jù)S51中確定的實驗順序進行有限元仿真實驗分析。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述方法，其特征在于：在S6中，構(gòu)建盲孔層中關(guān)于盲孔位置分布的最大熱應(yīng)力模型和最大散熱溫度模型之前，還包括以下步驟：
對有限元仿真實驗的結(jié)果進行響應(yīng)曲面分析，分析有限元仿真實驗的結(jié)果的準確性；
在所述準確性低于預(yù)設(shè)的閾值時，對有限元仿真實驗進行優(yōu)化設(shè)計。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于：在S4中，可行域的約束條件為盲孔需分布在芯片范圍內(nèi)。
5.一種電子設(shè)備，其特征在于：包括存儲有可執(zhí)行程序代碼的存儲器以及與所述存儲器耦合的處理器；其中，所述處理器調(diào)用存儲器中存儲的可執(zhí)行程序代碼，執(zhí)行如權(quán)利要求1-4任一項所述的方法。
6.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，存儲有計算機程序，其特征在于：所述計算機程序被處理器運行時執(zhí)行如權(quán)利要求1-4任一項所述的方法。
7.一種基于如權(quán)利要求1-4任一所述方法獲得的嵌入式SiC功率器件。
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