热科学与技术

作者：梁堃,夏铭谦,袁海,肖刚,马晓冉,彭子尧,李宇杰

单位：哈尔滨工业大学（威海）,哈尔滨工业大学（威海）,西安微电子技术研究所,西安微电子技术研究所,哈尔滨工业大学（威海）,哈尔滨工业大学（威海）,哈尔滨工业大学（威海）

关键词：大功率系统级封装,低温共烧陶瓷,微通道,金属柱阵列,多物理场耦合仿真,

基金：山东省自然科学基金，ZR2021ME089；“十三五”装备预研专用技术项目，JZX2017-1501/Y395

大功率SiP封装密度高，对散热设计提出了很高的要求。LTCC作为常用的SiP基板材料，热导率较低，严重制约整体散热能力的提升。通过在基板中内置液冷微通道并构建贯穿陶瓷固体及微通道内腔的金属柱阵列结构，实现基板固体传热能力和固液换热能力的共同提升，并采用有限元方法对地面应用条件下的散热效果进行模拟。模拟过程中构建了与实际应用条件相应的电-热-质-力多物理场耦合仿真模型，通过薄膜近似技术和分离求解等方法解决仿真模型尺寸跨度大的问题，提升模拟精度并减小模拟计算量。通过对微通道金属柱阵列结构的设计和尺寸优化，确定了LTCC基板的优化设计方案，并通过研究微通道内流场分布以及整个SiP系统的温度分布，确定了应力集中的位置，为实物系统的制造和可靠性分析提供了理论依据。

来源：2025年第1期

《热科学与技术》期刊编辑部

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