针对半导体封装结构，可通过盘算机模拟的方法去剖析
。通常情形下，盘算机模拟剖析历程会将推导出的一样平常方程应用于特定条件中，以便深入相识特定情形
。标准的盘算机模拟剖析历程包括四个办法
。

首先，将支配某种自然征象的要素以及这些要素之间的关系归纳为数学表达式，如控制方程5，然后对剖析工具举行建模，以便举行盘算机模拟
。接下来，将控制方程应用到模子中，举行数学盘算，最后将盘算效果应用于征象举行剖析
。盘算机模拟剖析要领主要分为：有限差分法（Finite Difference Method）、有限元法（Finite Element Method, FEM）和有限体积法（Finite Volume Method）
。其中，有限元法被普遍应用于剖析半导体结构
。从工程角度而言，有限元法指将无限数目的点和自由度6转化为有限数目的点和自由度的能力，这些点随后被纳入线性方程组举行盘算
。

5 控制方程(Governing Equation)：组成盘算机代码基础的数学公式
。在盘算建模场景中，控制方程决议由代码提前预设的隐藏的流体行为
。

6 自由度(Degrees of Freedom)：对某一统计量举行最终盘算时，可以自由转变的数值的个数
。

有限元法由有限数目的被称为元素的构建？樽槌
。每个元素都包括有限数目的点和一个控制方程，而数值则通过求解方程获得
。为了深化对结构剖析的相识，我们有须要知道结构剖析所需质料的三个要害属性：热膨胀系数（CTE）、泊松比（Poisson’s Ratio）和应力（Stress）
。

热膨胀系数是用来形貌质料因温度波动而爆发长度转变的一项指标
。一样平常来说，温度升高时质料膨胀，温度下降时质料缩短
。因此，热膨胀系数被界说为单位温度上升时质料长度的增幅量
。泊松比指质料在笔直于特定载荷偏向上的膨胀或缩短，思量物体所受的推拉作用可有助于我们更好地相识泊松比的看法
。若是我们从两头纵向拉动一个物体并对其施加拉力，那么物体会沿着长度偏向舒展，沿着宽度偏向缩短
。可是，若是我们从两头纵向推挤一个物体并对其施加压缩力，那么物体会沿着这个力的偏向缩短，沿着宽度偏向舒展
。最后，应力指物体在受到外部作用时在内部形成的内力，用以对抗这股外力，同时坚持物体的形状稳固
。应力压力是以单位举行丈量的
。

这些质料特征应用于半导体封装结构剖析的三个主要领域：封装翘曲、焊点可靠性和封装强度
。

翘曲剖析

在举行封装时，当温度上升然后回落到室温时，差别质料之间由于热膨胀系数差别，可能导致封装翘曲并造成封装缺陷
。因此，我们应基于产品结构、质料的弹性模量7、热膨胀系数、工艺温度和时间，对封装举行结构性剖析，以便更好地预防翘曲及封装缺陷
。

7 弹性模量(Elastic Modulus)：在固体力学中体现质料刚度的数值，是应力与应变的比值
。

焊点可靠性

焊锡主要用于半导体封装和PCB基板之间的机械和电气毗连
。由于焊点可靠性很是主要，以是我们需要在封装前对焊点举行结构性剖析，以刷新封装结构和质料
。

焊锡的失效主要源于两个方面的配相助用——平面缩短造成的剪切断裂以及轴向拉伸造成的拉伸断裂
。因此，在焊点结构剖析中，需要对种种工艺或使用条件下施加到焊点的应力值举行剖析
。

强度剖析

由于封装的作用是
；ば酒馐芡獠坑跋，以是芯片在受外部影响时体现出的稳健性要依赖封装强度
。为了确定封装的稳健性，我们可以使用万能试验机（UTM）8举行三点弯曲或四点弯曲试验，由此盘算断裂强度
。结构性剖析可以模拟用万能试验机举行的实验，从而推导出封装各个区域的应力水平，并以特定质料的断裂强度为参考来展望整个产品的断裂强度
。

8 万能试验机(UTM)：一种丈量质料强度的仪器，通过用一定重量拉伸或压缩质料来丈量其抗拉、抗弯和抗压强度
。

四有芯人注：UTM，即Universal Testing Machine
。

散热性能剖析

电子装备在运行时会消耗电能并爆发热量
。这种热量会提高包括半导体产品在内元件的温度，从而损害电子装备的功效性、可靠性和清静性
。因此，电子装备必需配备适当的冷却系统，以确保元件在任何情形下均能坚持在一定温度水平下
。

鉴于散热性能在半导体封装中的主要作用，热剖析也成为了一项必不可少的测试内容
。因此，必需提前准确相识半导体封装在系统应用时爆发的热量、封装质料与结构的散热效果、以及温度效应，并将其反应在封装设计中
。

▲图3：封装的要害温度点（? HANOL出书社）

 对半导体封装实验并使用热剖析，我们需要界说封装的要害温度点，包括：情形温度（Ta）、结温（Tj）、壳温（Tc）和板温（Tb）
。封装规格的温度通常为最高结温（Tj max.）或者最高壳温，这两点指的是确保半导体器件正常事情的最高温度
。图3显示了封装原理示意图中的各个温度点
。

四有芯人注：Ta: ambient temperature; Tj: junction temperature; Tc: case temperature; Tb: board temperature.

▲图4：封装中的热特征类型（? HANOL出书社）

 使用封装的主要温度点可以盘算出热阻，热阻是最主要的热
；ぬ卣
。封装热阻是一个指数，单位为℃/W，体现当芯片爆发1瓦热量时，半导体产品相关于情形温度所上升的温度
。该比值凭证每种产品和情形条件而转变
。常见的热阻类型包括结到情形热阻（Ja）、结到板热阻（Jb）和结到壳热阻（Jc），它们是封装的抗热性指标
。

电气模拟

▲图5：封装RLGC模子示例（? HANOL出书社）

 随着半导体芯片传输速率的提升和密度的增大，封装也对半导体产品的特征爆发重大影响
。特殊是在封装高性能半导体芯片时，必需要对封装状态举行准确的电气模拟
。为了展望由高性能半导体芯片的重大布线引起的电气问题，需要使用诸如RLGC等模子
。因此，电气模拟可以建设种种模子，并使用这些模子来展望高速数字系统中的数据传输用时、信号质量和形状精度
。

在封装电气剖析历程中，电气模子的基本元素包括电阻（Resistance）、电感（Inductance）和电容（Capacitance）
。电阻的强度足以阻碍电流的流动，它与物体中的单位电流成反比
。电感是电路中电流转变引起的电磁感应形成的反电动势的比率
。最后，电容是电容器在单位电压作用下贮存电荷的物理量
。

▲图6：电气剖析的差别方面（? HANOL出书社）

 如图5所示，使用RLGC建模，可以展望的最主要特征，即信号完整性（SI）、电源完整性（PI）和电磁滋扰（EMI）
。信号完整性权衡的是电信号的质量，电源完整性权衡的是电源传输的质量
。最后，EMI指电磁滋扰，即辐射或传导的电磁波会滋扰其他装备的运行的因素
。因此，应提前检查噪声问题，尽可能缩短其生长周期，确保电源完整性和电源配送系统能够支持建设可靠的电路板
。信号完整性、电源完整性和电磁滋扰之间保存着亲近的有机联系，因此，综合考量这三种特征的设计计划关于电气剖析至关主要
。

半导体封装洗濯

半导体芯片封装历程中通
；崾褂助焊剂和锡膏等作为焊接辅料，这些辅料在焊接历程或多或少都会有部分残留物，还包括制程中沾污的指印、汗液、角质和灰尘等污染物
。同时，半导体组装了铝、铜、铂、镍等敏感金属和油墨字符、电磁碳膜和特殊标签等相当懦弱的功效质料
。这些敏感金属和特殊功效质料对洗濯剂的兼容性提出了很高的要求
。

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；对芯片半导体基材、金属质料拥有优良的质料兼容性，洗濯后易于用水漂洗清洁
。

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