1.2 微组装热失效及控制方法

1.2.1 微组装热问题

高密度微组装必然导致更高的热流密度和更严峻的散热挑战，主要表现在极限高温环境下内装元器件的热烧毁、长期稳态温度下内装元器件的参数退化，可靠性热设计是微组装关注的重点。微组装带来的一系列热问题中，芯片散热问题尤为严重。随着组装密度及功耗密度的增大，内装元器件的工作温度不断提升，元器件失效率随温度呈指数增加。美国空军航空电子研究所的相磁研究结果表明，电子产品的故障约55%是由于温度问题造成的。电子产品故障的主要影响因素如图1-2所示。

图1-2 电子产品故障的主要影响因素

微组装热问题的控制，核心就是保证内装元器件结温（T_J）、热点温度（T_HS）不超上限。短期工作不超绝对最大额定温度，长期工作不超降额温度。通常，半导体硅器件在稳态温度下工作，结温每升高10℃，器件寿命将缩减一半，失效率也相应增加。例如，硅器件的结温绝对最大额定温度是175℃，超过该结温工作将不能保证器件的性能，器件的长期工作结温应根据需要，降额控制在145℃以下或80℃以下，而短期工作结温应控制在175℃或175℃×90%=158℃以下[10]。

每一类元器件都有各自的热特性，这决定了微组装热设计采取不同的控制策略。通过热分析、热设计、热测试等热管理技术手段，充分考虑各类元器件的温漂、时漂特性，选择合适的降额指标，是保证微组装组件性能稳定和长期可靠的重要手段。