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随着功率封装器件的功率增加,体积缩小,其热密度急剧上升,散热问题日益变得严峻,作为散热通道上影响尤为重要的芯片粘贴焊料层,其焊接质量的好坏,也成了影响封装器件可靠性的关键。本文依据某型号的封装器件建立有限元分析模型,针对IGBT芯片功率(100W热功率)过高的问题,通过合理分析对整体封装器件进行散热系统的设计,最终确定散热系统的结构为微肋管通道散热,其对流换热系数Nu的范围为(576.9,8042.0),冷却液Tm的平均温度范围的下限值为-45℃,为模型的模拟仿真提供了理论依据。根据空洞标准MIL-STD-883E和GJB548A-96,考察了当焊层出现空洞时,空洞大小、位置的变化对芯片最高温度和焊层最大应力的影响,研究表明:(1)3.0%等空洞率下,焊层拐角空洞对芯片最高温度影响最大,与正常焊层相比最大温差可达34.112℃;(2)随着焊层中心、拐角空洞面积的增大,芯片的最高温度均线性增加,焊层的最大等效应力前者呈抛物线增加,后者呈先快速增加、然后缓慢增加、再快速增加。基于Coffin-Manson法和能量密度法在温度循环条件下预测出了焊层的疲劳寿命分别为6251Cycles和5439Cycles。当焊层中心出现空洞时,随着空洞面积的增大,Coffin-Manson法预测的寿命基本不变,能量密度法预测的寿命逐渐减小,最小值为1122Cycles;当焊层拐角出现空洞时,随着空洞面积的增加,两种方法预测的寿命均减小,最小值为Coffin-Manson法预测的1443Cycles。最终确定了对网格划分不太敏感的能量密度法寿命预测更准确。当焊层出现空洞时焊层的裂纹扩展速率、热阻和热阻退化速率均会增加,裂纹扩展速率的最大值出现在拐角空洞处,为2.710×10-4mm/cycle,而热阻的最大允许值出现在中心空洞处,为0.0265K/W,对应的热阻退化速率最大值为1.12×10-6K/(W?cycle)。