项目时间：2024.07

项目背景

某单位委托合肥综合性国家科学中心能源研究院智慧电力中心研究功率半导体发热、冷却过程中热机械形变导致硅脂发生迁移的原因，智慧电力中心接受委托并进行此项研究工作。

技术目标

功率半导体芯片发热、冷却过程中，伴随着局部热-机械形变、热梯度等现象。从而芯片下方硅脂发生迁移，进而导致系统热阻的增加。在此研究有、无铜基板两种封装形式下热-机械变形、界面材料、热阻等的变化情况，研究清楚界面材料迁移的根本原因。

技术内容

1.针对相同晶圆的有、无铜基板的两种模块，进行秒级功率循环实验；

2.功率循环过程中对两种模块的系统热阻值进行实时监测，并利用光学、传感器等实验方式测量晶圆表面的微位移；

3.建立模型进行有限元等模型仿真，并将实验结果和仿真进行对比；

4.研究清楚界面材料迁移是由于基板变形还是由于温度梯度或者其他可能原因，明确机理并提供科学、合理的论证

技术方法和路线

1.针对有、无铜基板的两种模块，开展秒级功率循环实验，对比工况为两种：相同Tjmin和ΔT；相同Tjmin和功率。各种工况控制变量设计三组以上实验。实时监测系统热阻值，获取功率循环过程中热阻上升曲线等关键数据，实验结束后对比硅脂形貌。两种工况中ΔTj不可太高，防止晶圆中键合线、焊锡等退化速度快于硅脂。

2.建立有限元仿真模型，验证仿真模型热机械形变与晶圆微位移监测数据的一致性，对比仿真结果与硅脂迁移形貌的相关性，进一步探究硅脂迁移的机理。