熱對(duì)稱布局的玄機(jī):BGA封裝的熱分布與仿真對(duì)比
一、BGA封裝的熱分布特點(diǎn)
BGA(球柵陣列)封裝在運(yùn)行時(shí),芯片及其附近的區(qū)域溫度較高,最高溫度通常出現(xiàn)在芯片與封裝基體的熱點(diǎn)焊連接點(diǎn)處。例如,在MCM-BGA封裝體中,芯片附近的溫度可高達(dá)119.2℃,而封裝體上部由于散熱罩的散熱作用,溫度約為40℃。
二、熱對(duì)稱布局的優(yōu)化效果
1. 對(duì)稱布局的溫度場(chǎng)分布
通過對(duì)稱布局設(shè)計(jì),可以有效降低封裝體的溫度。例如,在最佳基板厚度(1.1mm)和散熱罩厚度(2.2mm)下,封裝體的最高溫度和熱應(yīng)力峰值顯著降低。
2. 仿真對(duì)比
通過仿真對(duì)比不同封裝參數(shù)下的溫度場(chǎng)分布,可以發(fā)現(xiàn):
- 散熱罩厚度每增加1mm,封裝體的溫度下降約1℃,熱應(yīng)力峰值也隨之降低。
- 在最佳基板厚度和散熱罩厚度下,封裝體的溫度和熱應(yīng)力分布更加均勻,減少了局部高溫和應(yīng)力集中區(qū)域。
三、優(yōu)化設(shè)計(jì)建議
1. 散熱罩厚度
增加散熱罩的厚度可以提高散熱效果,但需考慮重量增加的影響。在本案例中,散熱罩厚度為2.2mm時(shí)為最合理的方案。
2. 基板厚度
優(yōu)化基板厚度可以有效降低溫度和熱應(yīng)力。通過仿真分析,基板厚度為1.1mm時(shí),封裝體的性能最佳。
3. 熱對(duì)稱布局
采用熱對(duì)稱布局設(shè)計(jì),可以確保熱量均勻分布,減少局部高溫和應(yīng)力集中,從而提高封裝體的可靠性和穩(wěn)定性。
通過以上優(yōu)化設(shè)計(jì),可以顯著改善BGA封裝的熱性能,確保電子設(shè)備在高溫環(huán)境下的穩(wěn)定運(yùn)行。
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