多芯片组件技术(Multi-Chip Module, MCM)以其体积小、组装密度高,性能高、可靠性高等特点成为了当前微电子封装技术领域研究和发展的热点。随着MCM发热量不断增大,使得封装体内热功率密度不断增加,尤其对于大功率或高密度集成MCM,热问题更为突出。当前,在不同外界条件与输出功率下的芯片温度一般是通过实测法或计算机模拟获得。准确预测与分析器件在各种环境条件下的热特性对于提高MCM工作可靠性,加快热设计进程十分必要。本文针对大功率MCM中存在的热失效、热设计缺乏有效评价手段等问题,以某型号DC/DC功率变换器为代表,主要研究内容及结论如下:1.运用有限元仿真软件ANSYS 9.0,建立了功率变换器的参数化有限元模型。模拟了变换器的热场,并对其进行了分析。将计算机模拟值与采用红外热像探测仪测得的实验值做比较,误差约为4%,验证了有限元仿真模型的有效性。2.研究了环境条件、封装结构参数与变换器热性能的关系,并进行了热结构优化设计。研究发现:(1)封装底板温度和环境温度均与组件各器件温度呈线性变化;(2)环境对流系数与组件各器件温度大致呈反比例变化;(3)增加组件封装材料的导热系数可较大幅度减小器件温度,同时改变封装尺寸也可在一定程度上减小器件温度;(4)合理的芯片布局能改善变换器热场分布,降低热耦合作用,当芯片的位置取:D1=6.3mm,D2=12.0mm,D3=2.0mm,D4=5.5mm,D5=8.0mm时,热耦合效应最低,器件温度最小;(5)经过热结构优化设计后,变换器最高温度下降了约32%。3.利用表面响应法建立了单芯片热阻网络模型,该模型达到了等温边界时误差0.0049%与对流边界时误差2.4225%的较高精度。同时建立了PLCC单芯片封装的热阻网络模型,验证了模型建立方法的适用性。4.根据变换器实际工况,并结合设计要求,设置了边界条件,求解了不同边界条件下的温度场,提取了相应的温度参数值,建立了DC/DC电源类功率电子组件的热阻模型。其精度为:等温边界时,误差小于0.9000%;对流边界时,组件芯片的误差小于5.0000%,达到并优于设计要求。将运用热阻模型预测值与实测值对比,误差约为4%,满足工程应用要求。