随着MCM集成度的提高和体积的缩小，其内部热流密度不断增大，如果热量不能很快的散发出去，会导致MCM内部温度急剧升高，从而加速MCM失效。MCM封装材料的导热性能和封装内部芯片布局对MCM的热性能起至关重要的作用，所以对封装材料和芯片布局优化有很重要的意义。 本文首先以ATMEL公司生产的MCM的内部结构、尺寸和材料为基础，在有限元分析软件ANSYS的环境下建立了该MCM的三维模型，对该MCM在典型工作模式下封装内部和封装表面温度场分布情况进行了模拟，并分析了该MCM工作时各部分散热比例情况和MCM各部分材料的热导率对内部温度的影响。同时做了相应的实验，模拟结果和实验结果进行对比表明：模拟得到的MCM表面温度与用红外热像仪得到的结果基本一致，模拟得到和表面热应力和实验测得热应力相差很小，说明本文的有限元模型和分析方法是正确的、合理的，模拟结果有较高的可信度，可以用于MCM热分析；然后在遗传算法(GA)和表面响应法(RSM)的基础上提出了GA-RSM混合算法，在前面正确可行的有限元模型基础上，用GA-RSM混合算法分别对MCM的热参数和芯片布局进行优化，即分别以包封、基板、焊球、粘结剂的导热系数和MCM内部芯片的坐标为设计变量，以MCM内部温度为响应变量，用GA-RSM混合算法找出使MCM内部温度最低的包封、基板、焊球、粘结剂的导热系数的最优组合和MCM内部芯片最优布局。 研究结果表明：多芯片组件内部温度较低的芯片可以看作是温度较高芯片的散热器，对降低温度较高芯片的温度有作用；MCM在没有热沉的情况下，PCB的散热对全部散热的贡献最大，其次是包封的散热，然后是基板散热；MCM封装中包封、基板、焊球和粘结剂的导热系数对封装内部温度有很大影响，增大包封和基板的导热系数能够有效地提高MCM的散热效果，降低MCM内部温度，但增大基板的导热系数对提高MCM散热效果比增大包封的效果好；本文构造的两个二次回归方程都可以较准确地表示热参数以及芯片布局和MCM内部温度之间的真实关系，为MCM封装的热管理提供了一种简单有效的工具；优化结果表明，本文提出的GA-RSM混合优化算法能够较好地得到MCM热参数和芯片布局的最优解，为MCM的优化提供了一种有效的方法。