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1、第32卷第2期电子器件Vol.32No.22009年4月ChineseJournalOfElectronDevicesApr.20093ThermalAnalysisandOptimizationofPowerVDMOSTransistorBasedonANSYS11312HUAQing,YINJing2hua,JIAOGuo2qin,LIUXiao2wei1.SchoolofAppliedSciences,HarbinUniversityofScienceandTechnology,Harbin150080,China;2.SchoolofAstronautics,HarbinIns
2、tituteofTechnology,Harbin150001,ChinaAbstract:Basedonfiniteelementmethod,athree2dimensionalmodelisestablishedforpowerVDMOStransistorwhosepackagetypeisTO2220AB.Undertheconditionofpower2dissipation,thetemperaturefieldofdeviceissim2ulatedandanalyzed.Theeffectsofsubstratethickness,adhesivelayermater
3、ialandlayerthicknessontemperaturedistributionarestudied.Theresultsshowthatthemainheatdissipationpathisfromchiptosubstrate,theprimethicknessrangeofsubstrateis1～1.2mm,thebiggertheheatconductivitycoefficientofadhesivelayerandthethinnerthelayerthickness,thebetterthedissipationeffectwillbe.Keywords:V
4、DMOS;finiteelement;thermalanalysis;ANSYS;optimizationEEACC:25503基于ANSYS的功率VDMOS器件的热分析及优化设计11312华庆,殷景华,焦国芹,刘晓为(1.哈尔滨理工大学应用科学学院,哈尔滨150080;2.哈尔滨工业大学航天学院,哈尔滨150001)摘要:针对TO2220AB封装形式的功率VDMOS器件,运用有限元法建立器件的三维模型,对功率耗散条件下器件的温度场进行热学模拟和分析,研究了基板厚度、粘结层材料及粘结层厚度对器件温度分布的影响。分析结果表明,由芯片至基板的热通路是器件的主要散热途径,基板最佳厚度介于1～
5、1.2mm之间,且粘结层的导热系数越大、厚度越薄,越有利于器件的散热。关键词:VDMOS;有限元;热分析;ANSYS;优化设计中图分类号:TN386.1文献标识码:A文章编号:100529490(2009)0220354203随着集成电路技术的飞速发展和电子封装集成降低,无法安全正常工作。所以,功率VDMOS器度的不断提高,集成电路的发热量也越来越高。实件的热设计是电子设备结构设计中不可忽略的一个[1]践证明,元器件的工作温度每升高10℃,其失效环节,直接决定了产品的成功与否,功率VDMOS率将增大一倍左右,称之为10℃法则。因此,对电器件的热设计和散热技术的研究已受到人们的广泛[22
6、5]子设备而言,即使温度降低1℃,也将使电子设备的关注。失效率降低一个可观的数量值。作为功率半导体器目前,对器件进行热设计时,主要通过实验和模件主体之一的功率VDMOS器件是电子设备中的拟的方法了解整个器件的热分布。由于实验条件的关键器件,工作在大电流或高电压下,发热量大,更限制、封装尺寸较小、服役环境的实验模拟困难等因加易于发生热损伤而造成失效,其热设计的好坏直素,使得采用实验方法进行电子封装研究的进展缓接影响系统的可靠性。功率VDMOS器件工作时慢,因此,采用有限元软件进行数值模拟的方法得到所耗散的功率要通过发热的形式散发出去,若器件了迅速的发展。的散热能力有限,则功率的耗散就会造
7、成器件内部本文以功率VDMOS器件的一种典型的TO2芯片有源区温度上升及结温升高,使得器件可靠性220AB封装形式为例,运用ANSYS有限元分析软收稿日期:2008210201基金项目:教育部春晖计划基金项目资助(Z200522215001)作者简介:华庆(19822),男,硕士,主要研究方向为微电子学与固体电子学,huaqing0630@126.com;殷景华(19572),女,博士后,教授,主要研究方向为信息材料与器件、微电子封装技术,无机
