基于Icepak的小外形封裝結構熱設計和分析*

胡文華，徐 成，徐 健，孫 鵬

（華進半導體封裝先導技術研發中心有限公司，江蘇無錫 214135）

1 前言

半導體器件工作時會源源不斷地產生熱量，熱量的積累會引起器件內部溫度的上升，芯片結溫過高會導致器件失效甚至損壞，因此半導體器件的封裝散熱問題越來越受到廣泛關注。

封裝的熱阻是表征半導體器件工作時所產生的熱量向外界耗散的能力，熱阻越大，熱量越不容易散發出去。它也是熱設計中一個相當重要的參數，對半導體器件特別是功率器件的產品性能和可靠性有著重要的影響。根據JEDEC JESD-51系列標準，我們可以定義封裝的各個熱阻。

θJX為結到環境、PCB板（Printed Circuit Board，印刷電路板）、封裝體表面的熱阻，單位℃·W-1；TJ為器件達到穩態時的芯片結溫，單位℃；TA為環境溫度，單位℃；TB為穩態時PCB板溫度，單位℃；TC為穩態時封裝體表面溫度，單位℃；PD為器件熱耗散功率，單位W。

半導體器件工作時一般在芯片表層產生熱量，熱量散發至外界環境中必須經過各層導熱介質進行熱量交換。在一維穩態均勻傳導傳熱時，每層導熱介質的熱阻為：

L為熱傳導路徑的長度，單位m；k為材料的熱導率，單位W·(m·℃)-1；A為熱流傳導的面積，單位m2。

經過某一散熱通道的總熱阻和為：

而通過不同方向、不同路徑散熱的總熱阻為：

小外形塑料封裝（small outline plastic package）是電子器件封裝中比較主流的封裝形式，包含了多種類別，本文就其散熱方面展開討論，并且通過熱仿真軟件對不同熱設計結構的同一小外形封裝進行建模和仿真計算，從而分析散熱通道結構優化設計對改善封裝散熱的影響?！?br>