热源的热阻确定方法及装置、封装结构的制作方法与流程

本技术涉及散热，尤其涉及一种热源的热阻确定方法及装置、封装结构的制作方法。

背景技术：

1、芯片封装是半导体制造过程中至关重要的环节之一，它不仅保护芯片免受物理损伤和环境影响，还提供机械支撑和电气连接。随着电子设备向高性能、小型化发展，对芯片封装的技术要求也越来越高。特别是对于高功率器件而言，有效的散热设计直接关系到器件的性能和可靠性。

2、在芯片封装中，热阻（thermal resistance）是衡量材料或结构传导热量能力的参数。双热阻范围指的是在不同的工作条件下，电子设备中芯片封装内部到外部环境的热阻值的变化范围。这一参数对于确保芯片在各种负载条件下都能维持适宜的工作温度至关重要。因此，如何提前获得在各种工作温度限制下封装结构内热阻的合理范围成为本领域技术人员的一个研究方向。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本技术提供了一种热源的热阻确定方法及装置、封装结构的制作方法。具体方案如下：

2、一种电子设备中热源的热阻确定方法，包括：

3、基于电子设备中热源的散热路径建立热阻模型，所述热阻模型包括第一类热阻和第二类热阻，其中，所述第一类热阻与所述热源有关，所述第二类热阻与所述热源在所述电子设备中的散热路径有关，所述第二类热阻的阻值为已知阻值；

4、基于所述热源的热量设计功耗和所述热源的结温门限、所述电子设备的第一壳体的壳温门限、所述电子设备的第二壳体的壳温门限以及所述第二类热阻，利用所述热阻模型，确定所述第一类热阻的多个边界条件，并基于所述第一类热阻的多个边界条件，确定所述第一类热阻的取值范围；其中，所述第一壳体和所述第二壳体为所述电子设备的相对的壳体。

5、可选的，所述热阻模型包括至少两个并联支路，分别和所述电子设备内的热源向电子设备外部散热的散热路径一一对应；每个所述并联支路包括串联的至少一个第一类热阻和至少一个第二类热阻；所述第一类热阻与所述热源所在组件的内部结构相关，所述第二类热阻与所述热源所在组件向外部散热的路径结构相关。

6、可选的，所述至少两个并联支路包括并联的第一支路和第二支路，所述第一支路包括串联的第一热阻，第三热阻和第五热阻，所述第二支路包括串联的第二热阻，第四热阻和第六热阻，其中，所述热源为芯片，所述组件为芯片封装结构；所述第一热阻为所述芯片的热结点与所述芯片封装结构的封装上盖之间的散热路径的等效热阻，所述第二热阻为所述芯片的热结点与所述芯片封装结构的基板之间的散热路径的等效热阻，所述第三热阻为所述封装上盖与所述电子设备的第一壳体之间的散热路径的等效热阻，所述第五热阻为所述电子设备的第一壳体与外界环境之间的散热路径的等效热阻，所述第四热阻为所述封装结构的基板与所述电子设备的第二壳体之间的散热路径的等效热阻，所述第六热阻为所述电子设备的第二壳体与外界环境之间的散热路径的等效热阻；其中，

7、所述第一热阻和所述第二热阻为所述第一类热阻，所述第三热阻、所述第四热阻、所述第五热阻和所述第六热阻为所述第二类热阻。

8、可选的，基于所述热源的热量设计功耗和所述热源的结温门限、所述电子设备的第一壳体的壳温门限、所述电子设备的第二壳体的壳温门限以及所述第二类热阻，利用所述热阻模型，确定所述第一类热阻的取值范围包括：

9、基于所述热阻模型，确定所述热源的热量设计功耗和所述热源的结温、所述电子设备的第一壳体的壳温、所述电子设备的第二壳体的壳温、所述第二类热阻和所述第一类热阻之间的基本关系；

10、确定所述第一类热阻的约束条件；

11、基于所述基本关系以及所述第一类热阻的约束条件，确定所述第一类热阻的取值范围。

12、可选的，所述基本关系在所述热阻模型包括两个并联支路的情况下获得；所述至少两个并联支路包括并联的第一支路和第二支路，所述第一支路包括第一热阻，所述第二支路包括第二热阻，所述第一热阻和所述第二热阻为所述第一类热阻；基于所述基本关系以及所述第一类热阻的约束条件，确定所述第一类热阻的取值范围包括：

13、基于所述基本关系以及所述第一类热阻的约束条件，确定所述第一热阻的临界值条件和所述第二热阻的临界值条件；

14、获得同时满足所述第一热阻的临界值条件和所述第二热阻的临界值条件的所述第一热阻的取值范围和所述第二热阻的取值范围。

15、可选的，所述第一类热阻的约束条件包括：

16、所述热源的结温不大于所述热源的结温门限；

17、所述第一壳体的壳温不大于所述第一壳体的壳温门限；

18、所述第二壳体的壳温不大于所述第二壳体的壳温门限。

19、可选的，所述至少两个并联支路包括并联的第一支路和第二支路，所述第一支路对应所述热源在所述电子设备中朝向所述第一壳体方向的散热路径，所述第二支路对应所述热源在所述电子设备中朝向所述第二壳体方向上的散热路径，所述第一支路包括第一热阻，所述第二支路包括第二热阻，所述第一热阻和所述第二热阻为所述第一类热阻；

20、基于所述基本关系以及所述第一类热阻的约束条件，确定所述第一类热阻的取值范围包括：

21、基于所述基本关系以及所述第二壳体的壳温门限，获得所述第一热阻的第一临界值条件；

22、基于所述基本关系以及所述第一壳体的壳温门限，获得所述第二热阻的第一临界值条件；

23、基于所述基本关系以及所述热源的结温门限，获得所述第一热阻的第二临界值条件或所述第二热阻的第二临界值条件；

24、获得满足所述第一热阻的第二临界值条件且满足所述第一热阻的第一临界值条件和所述第二热阻的第一临界值条件的所述第一热阻的取值范围，或，获得满足所述第二热阻的第二临界值条件且满足所述第一热阻的第一临界值条件和所述第二热阻的第一临界值条件的所述第一热阻的取值范围；

25、获得满足所述第一热阻的第二临界值条件且满足所述第一热阻的第一临界值条件和所述第二热阻的第一临界值条件的所述第二热阻的取值范围，或获得满足所述第二热阻的第二临界值条件且满足所述第一热阻的第一临界值条件和所述第二热阻的第一临界值条件的所述第二热阻的取值范围。

26、可选的，所述第二类热阻的取值的获取方法包括：

27、将所述热阻模型中的待确认热阻的热源更换为第一热源，所述第一热源的第一类热阻的取值为已知值；

28、基于所述热阻模型中各个节点的温度以及所述第一类热阻，利用所述热阻模型，确定所述第二类热阻的取值。

29、一种电子设备中热源的热阻确定装置，包括：

30、模型建立单元，响应用户指令，基于电子设备中热源的散热路径建立热阻模型，所述热阻模型包括第一类热阻和第二类热阻，其中，所述第一类热阻与所述热源有关，所述第二类热阻与所述热源在所述电子设备中的散热路径有关，所述第二类热阻的阻值为已知阻值；

31、计算单元，基于所述热源的热量设计功耗和所述热源的结温门限、所述电子设备的第一壳体的壳温门限、所述电子设备的第二壳体的壳温门限以及所述第二类热阻，利用所述热阻模型，确定所述第一类热阻的多个边界条件，并基于所述第一类热阻的多个边界条件，确定所述第一类热阻的取值范围。

32、一种封装结构的制作方法，包括：

33、基于封装结构应用于电子设备中时，所述封装结构中热源的散热路径建立热阻模型，所述热阻模型包括第一类热阻和第二类热阻，其中，所述第一类热阻与所述热源有关，所述第二类热阻与所述热源在所述电子设备中的散热路径有关，所述第二类热阻的阻值为已知阻值；

34、基于所述热源的热量设计功耗和所述热源的结温门限、所述电子设备的第一壳体的壳温门限、所述电子设备的二壳体的壳温门限以及所述第二类热阻，利用所述热阻模型，确定所述第一类热阻的多个边界条件，并基于所述第一类热阻的多个边界条件确定所述第一类热阻的取值范围；

35、基于所述第一类热阻的取值范围，设计所述封装结构。

36、可选的，还包括：基于所述第一类热阻的取值范围，确定已有封装结构中热源的第一类热阻是否满足预设条件。

技术特征：

1.一种电子设备中热源的热阻确定方法，包括：

2.根据权利要求1所述的电子设备中热源的热阻确定方法，所述热阻模型包括至少两个并联支路，分别和所述电子设备内的热源向电子设备外部散热的散热路径一一对应；每个所述并联支路包括串联的至少一个第一类热阻和至少一个第二类热阻；所述第一类热阻与所述热源所在组件的内部结构相关，所述第二类热阻与所述热源所在组件向外部散热的路径结构相关。

3.根据权利要求2所述的电子设备中热源的热阻确定方法，所述至少两个并联支路包括并联的第一支路和第二支路，所述第一支路包括串联的第一热阻，第三热阻和第五热阻，所述第二支路包括串联的第二热阻，第四热阻和第六热阻，其中，所述热源为芯片，所述组件为芯片封装结构；所述第一热阻为所述芯片的热结点与所述芯片封装结构的封装上盖之间的散热路径的等效热阻，所述第二热阻为所述芯片的热结点与所述芯片封装结构的基板之间的散热路径的等效热阻，所述第三热阻为所述封装上盖与所述电子设备的第一壳体之间的散热路径的等效热阻，所述第五热阻为所述电子设备的第一壳体与外界环境之间的散热路径的等效热阻，所述第四热阻为所述芯片封装结构的基板与所述电子设备的第二壳体之间的散热路径的等效热阻，所述第六热阻为所述电子设备的第二壳体与外界环境之间的散热路径的等效热阻；其中，

4.根据权利要求1所述的电子设备中热源的热阻确定方法，基于所述热源的热量设计功耗和所述热源的结温门限、所述电子设备的第一壳体的壳温门限、所述电子设备的第二壳体的壳温门限以及所述第二类热阻，利用所述热阻模型，确定所述第一类热阻的取值范围包括：

5.根据权利要求4所述的电子设备中热源的热阻确定方法，所述基本关系在所述热阻模型包括两个并联支路的情况下获得；所述热阻模型包括并联的第一支路和第二支路，所述第一支路包括第一热阻，所述第二支路包括第二热阻，所述第一热阻和所述第二热阻为所述第一类热阻；基于所述基本关系以及所述第一类热阻的约束条件，确定所述第一类热阻的取值范围包括：

6.根据权利要求4所述的电子设备中热源的热阻确定方法，所述第一类热阻的约束条件包括：

7.根据权利要求6所述的电子设备中热源的热阻确定方法，所述热阻模型包括并联的第一支路和第二支路，所述第一支路对应所述热源在所述电子设备中朝向所述第一壳体方向的散热路径，所述第二支路对应所述热源在所述电子设备中朝向所述第二壳体方向上的散热路径，所述第一支路包括第一热阻，所述第二支路包括第二热阻，所述第一热阻和所述第二热阻为所述第一类热阻；

8.根据权利要求1所述的电子设备中热源的热阻确定方法，所述第二类热阻的取值的获取方法包括：

9.一种电子设备中热源的热阻确定装置，包括：

10.一种封装结构的制作方法，包括：

11.根据权利要求10所述的制作方法，还包括：

技术总结
本申请公开了一种电子设备中热源的热阻确定方法及装置、封装结构的制作方法，涉及散热领域，该确定方法包括：基于电子设备中热源的散热路径建立热阻模型，热阻模型包括第一类热阻和第二类热阻，第一类热阻与热源有关，第二类热阻与热源在电子设备中的散热路径有关；基于热源的热量设计功耗和热源的结温门限、电子设备的第一壳体的壳温门限、电子设备的第二壳体的壳温门限以及第二类热阻，利用热阻模型，确定第一类热阻的多个边界条件，并基于所述第一类热阻的多个边界条件，确定所述第一类热阻的取值范围；其中，第一壳体和第二壳体为电子设备的相对的壳体。本申请通过一次计算即可获得与所述热源有关的第一类热阻的取值范围。

技术研发人员：刘敏,陈霞雯,严地
受保护的技术使用者：鼎道智芯（上海）半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5