(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202110700564.6 (22)申请日 2021.06.23 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 113343535 A (43)申请公布日 2021.09.0 3 (73)专利权人 复旦大学 地址 200433 上海市杨 浦区邯郸路2 20号 (72)发明人 樊嘉杰　钱弈晨　 (74)专利代理 机构 北京纪凯知识产权代理有限 公司 11245 代理人 陆惠中　赵旭 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06N 3/12(2006.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 111/06(2020.01)G06F 119/08(2020.01) (56)对比文件 CN 112163355 A,2021.01.01 CN 112417729 A,2021.02.26 US 2011224951 A1,201 1.09.15 CN 205566793 U,2016.09.07 苏梅英等.基 于三维多芯片柔 性封装的热应 力分析. 《现代电子技 术》 .2015, Fengze Hou etal.Microc hannel Thermal Management System W ith Two-Phase Fl ow for Power Electro nics Over 5 00 W cm2 Heat Dissipation. 《IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS》 .2020, Fengze Hou etal.Fan-Out Panel-Level PCB-Embedded SiC Po wer MOSFETs Packa ging. 《IEEE JOURNAL OF E MERGING AND SELE CTED TOPICS I N POWER ELE CTRONICS》 .2020, 审查员 王超 (54)发明名称 一种高可靠性的嵌入式SiC功率器件封装设 计方法 (57)摘要 本发明公开了一种高可靠性的嵌入式SiC功 率器件封装设计方法， 属于封装领域， 包括： S1构 建SiC功率器件的三维模型， 确定SiC功率器件的 结构和参数； S2基于经验公式获得关于盲孔结构 的热阻模型和力学模型； S3通过多目标优化遗传 算法对热阻模 型和力学模型进行优化， 获得盲孔 结构的最优结果； S4根据S1中三维模型， 在基板 上确定盲孔 分布的可行域； S5对于可行域内的盲 孔位置分布进行有限元仿真实验； S6构建盲 孔层 中关于盲孔位置分布的最大热应力模型和最大 散热温度模型， 并获得盲孔位置分布的最优结 果； S7根据S3和S6获得SiC功率器件中盲孔结构 与位置分布的设计。 本发明方法合理有效， 能够 设计出在高温条件下具有高可靠性的嵌入式SiC功率器件。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 113343535 B 2022.04.01 CN 113343535 B 1.一种高可靠性的嵌入式SiC功率器件封装设计方法， 其特征在于： 所述方法包括以下 步骤： S1、 构建SiC功率器件的三维模型， 确定SiC功率器件的结构和参数； 其 中， 所述SiC功率 器件包括依次层叠布置的基板、 焊层、 SiC  MOSFET芯片和重布线层， 所述基板、 所述焊层和 所述SiC MOSFET芯片封装在塑封壳层内， 且 所述塑封壳层朝向所述重布线层的表 面设置有 用于连通所述SiC  MOSFET芯片与所述重布线层的盲孔， 所述盲孔内填充有导电介质； 所述 参数包括所述盲孔的孔径、 所述盲孔的孔深以及所述盲孔之间的相对位置； S2、 基于经验公式获得关于盲孔结构的热阻模型和力学模型； 其中， 关于盲孔结构的热阻模型为： 其中， R4为塑封壳层的热 阻、 Rm为塑封壳层中导电介质部分 的热阻、 Rg为塑封壳层中塑封料部分 的热阻、 Am为塑封壳 层中导电介质部分的等效传热面积、 Ag为塑封壳层中塑封料部分的等效传热面积、 k4为塑封 壳层的导热系数、 k3为重布线层的导热系数、 h4为塑封壳层的厚度； 关于盲孔结构的力学模型为： F＝E3Smα3ΔT， 其中， E3为重布线层的杨氏模量、 Sm为盲孔 与芯片的接触面积、 α3为重布线层的热膨胀系数、 ΔT为温度循环的高低温 温差； S3、 通过多目标优化遗传算法对所述热阻模型和所述力学模型进行优化， 获得盲孔结 构的最优结果； S4、 根据S1中构建好的SiC功率器件三维模型， 在重布线层上确定盲孔分布的可 行域； S5、 对于可行域内的盲孔位置分布进行有限元仿真实验， 获得不同盲孔位置分布条件 下盲孔层 在功率、 温度循环仿真后的最大 热应力、 最大散热温度； S6、 构建盲孔层中关于盲孔位置分布的最大热应力模型和最大散热温度模型， 并获得 盲孔位置分布的最优结果； 其中， 关于盲孔 位置分布的最大 热应力模型和最大散热温度模型分别为： T＝‑1.9x‑3.4y+4x2+4.5y2‑0.6xy+48.64 W＝‑1.9x‑1.6y+14x2+5.6y2‑9.5xy+1.7 W为最大塑性功即最大热应力， T为最大散热温度， x、 y为有限元仿真实验的实验因子即 盲孔的行列间距， 且盲孔在可 行域内按照固定的行列间距分布； S7、 结合S3中盲孔结构的最优结果和 S6中盲孔位置分布的最优结果， 获得SiC功率器件 上盲孔层中盲孔的结构和位置分布。 2.根据权利要求1所述方法， 其特征在于： 在S5中， 进行有限元仿真实验之前， 还包括以 下步骤： S51、 利用响应曲面法进行实验设计， 确定实验次数和实验顺序； S52、 根据JEDE C标准确定温度循环仿真的环境 参数与边界条件； S53、 根据S51中确定的实验顺序进行有限元仿真实验分析。 3.根据权利要求2所述方法， 其特征在于： 在S6中， 构建盲孔层中关于盲孔位置分布 的 最大热应力模型和最大散热温度模型之前， 还 包括以下步骤： 对有限元仿真实验的结果进行响应曲面分析， 分析有限元仿真实验的结果的准确性； 在所述准确性低于预设的阈值时， 对有限元仿真实验进行优化设计。 4.根据权利要求1所述方法， 其特征在于： 在S4中， 可行域的约束条件为盲孔需分布在权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 113343535 B 2芯片范围内。 5.一种电子设备， 其特征在于： 包括存储有可执行程序代码的存储器以及与所述存储 器耦合的处理器； 其中， 所述处理器调用存储器中存储的可执行程序 代码， 执行如权利要求 1‑4任一项所述的方法。 6.一种计算机可读存储介质， 存储有计算机程序， 其特征在于： 所述计算机程序被处理 器运行时执 行如权利要求1 ‑4任一项所述的方法。 7.一种基于如权利要求1 ‑4任一所述方法获得的嵌入式SiC功率器件。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 113343535 B 3