一种半导体封装体的自然对流换热系数及热阻的侦测方法技术

本发明专利技术公开了一种半导体封装体的自然对流换热系数及热阻的侦测方法，包括：对所述半导体封装体建立有限元热分析模型；设定一组初始的对流换热系数，并将该组初始的对流换热系数中的每个初始对流换热系数分别对应地加载至所述热分析模型中的对应节点；在特定的环境温度下进行稳态热分析，以得到所述热分析模型中的每个节点的表面温度；根据每个节点的表面温度而得到每个节点的对流换热系数；根据每个节点的对流换热系数和初始的对流换热系数而进行迭代处理，以得到每个节点的自然对流换热系数；根据每个节点的自然对流换热系数而获得所述半导体封装体的热阻。通过上述迭代的方式，本发明专利技术能够提高封装产品模拟热阻计算的准确性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体封装领域，特别是涉及一种半导体封装体的自然对流换热系数及热阻的侦测方法。
技术介绍
随着半导体封装集成度的不断提高，其内部芯片的单位面积功率越来越大，封装产品的工作温度越来越高，因此，对半导体封装体进行热分析显得尤为重要。目前，常采用实体模型有限元模拟工具对半导体封装体进行热分析，具体为将对流换热系数以表面载荷的形式施加在半导体封装体的实体模型上从而分析得出热阻。热阻是衡量物质热传导性质的一个重要参数，而对流换热系数是影响热阻分析的关键参数。目前常采用恒定数值或者经验公式得到对流换热系数，根据该对流换热系数得到的热阻值结果往往和实际值有一定差距。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种半导体封装体的自然对流换热系数及热阻的侦测方法，能够提高封装产品模拟热阻计算的准确性。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种半导体封装体的自然对流换热系数的侦测方法，包括：对所述半导体封装体建立有限元热分析模型；设定一组初始的对流换热系数，并将该组初始的对流换热系数中的每个初始对流换热系数分别对应地加载至所述热分析模型中的对应节点；在特定的环境温度下进行稳态热分析，以得到所述热分析模型中的每个节点的最大温度值；根据每个节点的表面温度而得到每个节点的对流换热系数；根据每个节点的对流换热系数和初始的对流换热系数而进行迭代处理，以得到每个节点的自然对流换热系数。其中，步骤根据每个节点的对流换热系数和初始的对流换热系数而进行迭代处理以得到每个节点的自然对流换热系数，进一步包括：判断每个节点的对流换热系数与其初始的对流换热系数之间差值的绝对值是否小于容差范围值；如每个节点的对流换热系数与其初始的对流换热系数之间差值的绝对值小于所述容差范围值，则所述迭代处理结束并以每个节点的对流换热系数作为每个节点的自然对流换热系数；否则，则将每个节点的对流换热系数作为每个节点的初始的对流换热系数，并再次在所述特定的环境温度下进行稳态热分析以得到所述热分析模型中的每个节点的表面温度，根据每个节点的表面温度而得到每个节点的新的对流换热系数，从而执行下一次的迭代处理。其中，步骤根据每个节点的表面温度而得到每个节点的对流换热系数，进一步包括：根据每个节点的表面温度而利用经验对流系数公式以得到每个节点的对流换热系数。其中，所述经验对流系数公式为：h＝0.83*f*((Ts-T∞)/P1)n其中，h为对流换热系数(W/m3℃)；Ts为平板表面温度(℃)；T∞为平板周围空气温度(℃)；垂直表面：P1＝H，f＝1.22，n＝0.35；水平板上表面：P1＝W*L/2(W+L)，f＝1.00，n＝0.33；水平板下表面：P1＝W*L/2(W+L)，f＝0.50，n＝0.33；上述L为水平面长度，W为水平面宽度，H为垂直高度，f和n是依赖于表面传热的常量。为解决上述技术问题，本专利技术采用的另一个技术方案是提供了一种半导体封装体的热阻的侦测方法，包括：对所述半导体封装体建立有限元热分析模型；设定一组初始的对流换热系数，并将该组初始的对流换热系数中的每个初始对流换热系数分别对应地加载至所述热分析模型中的对应节点；在特定的环境温度下进行稳态热分析，以得到所述热分析模型中的每个节点的表面温度；根据每个节点的表面温度而得到每个节点的对流换热系数；根据每个节点的对流换热系数和初始的对流换热系数而进行迭代处理，以得到每个节点的自然对流换热系数；根据每个节点的自然对流换热系数而获得所述半导体封装体的热阻。其中，步骤根据每个节点的对流换热系数和初始的对流换热系数而进行迭代处理以得到每个节点的自然对流换热系数，进一步包括：判断每个节点的对流换热系数与其初始的对流换热系数之间差值的绝对值是否小于容差范围值；如每个节点的对流换热系数与其初始的对流换热系数之间差值的绝对值小于所述容差范围值，则所述迭代处理结束并以每个节点的对流换热系数作为每个节点的自然对流换热系数；否则，则将每个节点的对流换热系数作为每个节点的初始的对流换热系数，并再次在所述特定的环境温度下进行稳态热分析以得到所述热分析模型中的每个节点的表面温度，根据每个节点的表面温度而得到每个节点的新的对流换热系数，从而执行下一次的迭代处理。其中，步骤根据每个节点的表面温度而得到每个节点的对流换热系数，进一步包括：根据每个节点的表面温度而利用经验对流系数公式以得到每个节点的对流换热系数。其中，所述经验对流系数公式为：h＝0.83*f*((Ts-T∞)/P1)n其中，h为对流换热系数(W/m3℃)；Ts为平板表面温度(℃)；T∞为平板周围空气温度(℃)；垂直表面：P1＝H，f＝1.22，n＝0.35；水平板上表面：P1＝W*L/2(W+L)，f＝1.00，n＝0.33；水平板下表面：P1＝W*L/2(W+L)，f＝0.50，n＝0.33；上述L为水平面长度，W为水平面宽度，H为垂直高度，f和n是依赖于表面传热的常量。其中，步骤根据每个节点的自然对流换热系数而获得所述半导体封装体的热阻，进一步包括：根据每个节点的自然对流换热系数而得到所述半导体封装体的节温度；根据所述半导体封装体的节温度而获得所述半导体封装体的热阻。其中，步骤根据所述半导体封装体的节温度而获得所述半导体封装体的热阻，进一步包括：根据半导体封装体的节温度而利用下述公式以获得所述半导体封装体的热阻：θJA＝(TJ-TA)/P,其中：TJ是结温，即芯片表面的温度，℃；TA是环境空气温度，℃；P是芯片总的消耗的功率，W；θJA是芯片表面到周围环境的热阻，℃/W。本专利技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本专利技术采用迭代的方法计算对流换热系数，再将迭代收敛得到的对流换热系数加载到有限元实体分析模型上，模拟分析得出封装产品的热阻，能够提高模拟热阻的准确性。附图说明图1是本专利技术实施方式的一种半导体封装体的自然对流换热系数的侦测方法流程图；图2是图1中步骤105的详细步骤流程图；图3是本专利技术实施方式的一种FCBGA封装体的自然对流换热系数侦测方法流程图；图4是本专利技术实施方式的一种FCBGA封装体结构示意图；图5是本专利技术实施方式的一种FCBGA封装体的有限元热分析模型示意图；图6是本专利技术实施方式的一种QFP封装体的自然对流换热系数侦测方法流程图；图7是本专利技术实施方式的一种QFP封装体内部结构示意图；图8是本专利技术实施方式的一种QFP封装体的有限元热分析模型示意图；图9是本专利技术实施方式的一种半导体封装体的热阻的侦测方法流程图；图10为图9中步骤S906的详细步骤流程图；图11A为本专利技术实施方式的一种FCBGA封装体不进行迭代的温度分布云图；图11B为本专利技术实施方式的一种FCBGA封装体进行一次迭代的温度分布云图；图11C为本专利技术实施方式的一种FCBGA封装体进行两次迭代的温度分布云图；图11D为本专利技术实施方式的一种FCBGA封装体进行三次迭代的温度分布云图；图12A为本专利技术实施方式的一种QFP封装体不进行迭代的温度分布云图；图12B为本专利技术实施方式的一种QFP封装体进行一次迭代的温度分布云图；图12C为本专利技术实施方式的一种QFP封装体进行两次迭代的温度分布云图；图12D为本专利技术实施方式的一种QFP封装体进行三次迭代的温度分布云图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体封装体的自然对流换热系数的侦测方法，其特征在于，包括：对所述半导体封装体建立有限元热分析模型；设定一组初始的对流换热系数，并将该组初始的对流换热系数中的每个初始对流换热系数分别对应地加载至所述热分析模型中的对应节点；在特定的环境温度下进行稳态热分析，以得到所述热分析模型中的每个节点的表面温度；根据每个节点的表面温度而得到每个节点的对流换热系数；根据每个节点的对流换热系数和初始的对流换热系数而进行迭代处理，以得到每个节点的自然对流换热系数。

【技术特征摘要】
1.一种半导体封装体的自然对流换热系数的侦测方法，其特征在于，包括：对所述半导体封装体建立有限元热分析模型；设定一组初始的对流换热系数，并将该组初始的对流换热系数中的每个初始对流换热系数分别对应地加载至所述热分析模型中的对应节点；在特定的环境温度下进行稳态热分析，以得到所述热分析模型中的每个节点的表面温度；根据每个节点的表面温度而得到每个节点的对流换热系数；根据每个节点的对流换热系数和初始的对流换热系数而进行迭代处理，以得到每个节点的自然对流换热系数。2.根据权利要求1所述的侦测方法，其特征在于，步骤根据每个节点的对流换热系数和初始的对流换热系数而进行迭代处理以得到每个节点的自然对流换热系数，进一步包括：判断每个节点的对流换热系数与其初始的对流换热系数之间差值的绝对值是否小于容差范围值；如每个节点的对流换热系数与其初始的对流换热系数之间差值的绝对值小于所述容差范围值，则所述迭代处理结束并以每个节点的对流换热系数作为每个节点的自然对流换热系数；否则，则将每个节点的对流换热系数作为每个节点的初始的对流换热系数，并再次在所述特定的环境温度下进行稳态热分析以得到所述热分析模型中的每个节点的表面温度，根据每个节点的表面温度而得到每个节点的新的对流换热系数，从而执行下一次的迭代处理。3.根据权利要求1或者2所述的侦测方法，其特征在于，步骤根据每个节点的表面温度而得到每个节点的对流换热系数，进一步包括：根据每个节点的表面温度而利用经验对流系数公式以得到每个节点的对流换热系数。4.根据权利要求3所述的侦测方法，其特征在于，所述经验对流系数公式为：h＝0.83*f*((Ts-T∞)/P1)n其中，h为对流换热系数(W/m3℃)；Ts为平板表面温度(℃)；T∞为平板周围空气温度(℃)；垂直表面：P1＝H，f＝1.22，n＝0.35；水平板上表面：P1＝W*L/2(W+L)，f＝1.00，n＝0.33；水平板下表面：P1＝W*L/2(W+L)，f＝0.50，n＝0.33；上述L为水平面长度，W为水平面宽度，H为垂直高度，f和n是依赖于表面传热的常量。5.一种半导体封装体的热阻的侦测方法，其特征在于，包括：对所述半导体封装体建立有限元热分析模型；设定一组初始的对流换热系数，并将该组初始的对流换热系数中的每个初始对流换热系数分别对应地加载至所述热分析模型中的对应节点；在特定的环境温度下进行稳态热分析，以得到所述热分析模型中的每个节点的表面温度；根据每个节点的表面温度而得...

【专利技术属性】
技术研发人员：江伟，
申请(专利权)人：通富微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32