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环氧模塑封(EMC)材料已广泛应用于微电子封装,为集成电路芯片提供机械支撑并保护集成电路芯片免受化学危害。EMC的力学行为不仅依赖于温度,而且还具有强烈的时间依赖性,只有正确地表征材料的粘弹性特性,才能在有限元分析中得到较为准确模拟结果。本文依托于国家自然科学基金项目“微电子封装中的界面层裂失效和界面强度可靠性设计方法”,对四方扁平无引脚封装(QFN)器件进行了结构尺寸参数优化和分析。任何电子器件及电路在使用过程中都不可避免地伴随有热量的产生,提高电子产品的可靠性和电性能,就必须改善器件的散热,使热量尽可能减少。目前对器件级散热分析的文章较少,但对微电子封装器件的散热研究又十分必要,本文选用四方扁平无引脚封装器件进行了散热分析。本文首先利用“微纳米电子封装技术中心”的动态机械分析仪测试环氧模塑封(EMC)材料的储能模量E′、损耗模量E″以及损耗角正切tanδ等参数,使用热机械分析仪测定了环氧模塑封试样随温度变化的尺寸变化量,通过拟合获得了有限元软件所需的粘弹特性参数。许多研究论文为了简便,常将EMC简化为仅与温度相关的弹性材料或弹性材料,但EMC其实为粘弹性材料,为了说明EMC基于三种材料模型(粘弹性、仅与温度相关的弹性、弹性)时的区别,本文通过有限元软件MSC.Marc分别模拟了QFN器件在温度循环过程中的最大热应力及翘曲变形程度,并分析了热膨胀系数对封装器件最大热应力和翘曲变形的影响。选定QFN器件的八个结构尺寸参数,利用统计学分析软件MINITAB,基于析因实验设计,得到了影响器件最大热应力和翘曲变形的显著因素;借助工程学中广泛使用的Design-Expert 7.1软件,得到了最大热应力、翘曲变形的回归方程,并基于响应曲面法分析了交互作用对最大热应力和翘曲变形的影响。使用电子系统散热仿真软件FLOTHERM,分析了自然对流情况下QFN组件的散热方式,并研究了强制对流对QFN器件最大结温的影响。