Solidworks多芯片组件的热效应和热应力分析(2)
国外早从1960年就已经开始研究电子产品的热分析问题,但大规模开始对电子器件进行热分析的研究工作则是在八十年代中期。比如美国和日本。美国在七十年代颁布了热设计可靠性手册,而日本电气公司在1985年推出的巨型计算机就已经采用了水冷温度控制技术。目前,许多国外公司已经开发出了有关电子产品的热分析软件,而且大部分软件已经商品化了。而国内对电子产品的热分析问题的研究比较少，大都是依靠经验去分析问题，缺乏科学依据 。
目前,国内对电子产品热分析的研究工作逐渐开始增多，因为关于电子产品温度分布计算的快速性和准确性问题已得到解决。例如John N.Funk 等提出的半解析法预测印刷电路板的温度分布等,而Joshua C.Liu 首次采用边界元法（BEM）来计算电子封装系统的温度分布等 。1985年,Kadambi等人 则对集成电路基板分别进行了稳态和瞬态的热分析。1990年,Lang 也分析了IC芯片的热传导问题,并且用实验验证了自己的分析结果。1994年,Xu等人 从电子热波的角度,分析了由于IC元器件的温度差加大从而导致IC热失效等问题。1996年,Atila Mertol 采用了有限元模型以及相关的实验数据,计算并比较了IC封装体在不同的高引脚数情况下的热效应问题。
由于电子计算机容量的不断增大和速度的快速发展以及军用领域产品对电子元器件高功能性和高可靠性的要求,一方面电子器件的体积不断减小,另一方面电子器件的封装密度不断增大。随着尺度(空间尺度和时间尺度)愈加微细化,各类元器件中的传热现象早已和常规尺度条件下的传热现象有明显的不同，出现了传热的尺度效应 。目前,有关这方面的热效应分析多是采用Non-Fourier导热模型来分析描述的。图 1-1 则是 3D 封装与 2D-MCM的结构对比示意图。
（a）MCM (b)3D封装
图1-1MCM与3D封装的对比
1.2多芯片组件（MCM）
1.2.1多芯片组件（MCM）定义
在电子组装技术向更高级阶段发展的过程中，多芯片组件（Multi-Chip Module,简称 MCM）技术应运而生。多芯片组件技术是在70年代出现，并且在90年代获得迅速发展的一种先进微电子组装技术，同时也是军用领域中器件与整机之间的一种先进接口技术。
MCM技术是将多个LSI/VLSI/ASIC裸芯片和其它元器件组装在同一块多层互连基板上，然后进行封装，从而形成高密度和高可靠性的微电子组件。
现在的MCM技术是二文平面上的技术，目前其封装密度已接近其理论的最大值，在二文平面上已无法得到发展，要想进步唯有向三文方向突破，即实现Z方向结构上的多层次。这种Z轴方向上的紧密堆积可以是芯片（即3D硅、裸芯片或封装芯片皆可）的堆垛，也可以是 MCM 的叠层构成 3D-MCM，甚至可以是晶园的堆积，这便构成所谓的 3D 封装（3D-MCM）。
1.2.2多芯片组件（MCM）的应用
多芯片组件因具有高密度、组装体积小、信号传输快、可靠性高、功能多、可降低成本等优点，满足了人们各方面的需求，因而获得了越来越广泛的应用 ：
a、航空航天等军事领域是MCM首先被应用的领域，也是对 MCM 需求最为迫切的领域之一，其中所运用到的MCM 往往具有较高的性能和技术水平；
b、计算机领域是MCM应用较早，最为广泛的领域，自开始在计算机中应用 MCM 至今，MCM 在计算机领域得以迅速发展，而且MCM 除了在超级计算机中被广为应用外，还在其他类型计算机的应用方面中表现出了其巨大的优越性。例如高速简化指令计算机（RISC）、三文存储器以及三文计算机、笔记本计算机等；
c、通信领域也是MCM应用的重要领域，MCM具有组装体积小、信号传输快、可降低成本等优点，从而大大提高通信领域的性能和可靠性，增加其功能；