การศึกษาแบบจำลองทางความร้อนในบรรจุภัณฑ์ไอซีโดยการใช้โปรแกรมแอนซีส

การออกแบบ IC package ต้องมีการนำไปทดสอบเพื่อตรวจสอบอุณหภูมิที่ผิวของ chip ว่ามีค่าไม่เกิน temperature limit ที่ถูกกำหนดไว้ ซึ่งการตรวจสอบนั้นต้องใช้เวลานาน, มีค่าใช้จ่ายสูง และมีความยุ่งยากซับซ้อนเป็นอย่างมาก ดังนั้น ในงานวิจัยนี้ได้ประยุกต์ใช้วิธีการทางไฟไนต์เอลิเมนต์ด้วยโปรแกรม ANSYS เพื่อสามารถประเมินอุณหภูมิที่ผิว chip ได้อย่างรวดเร็วและเพื่อศึกษาผลของตัวแปรต่างๆ ต่อการระบายความร้อน โดย IC package ที่เลือกใช้เป็นกรณีศึกษาในงานวิจัยนี้ คือประเภท TQFP-EP ซึ่งนิยมใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์ จากผลการศึกษาพบว่าการใช้โปรแกรม ANSYS สามารถจำลองอุณหภูมิที่ตำแหน่งผิวหน้าของ chip ได้ดีโดยมีความใกล้เคียงความจริงในระดับ 1% และพบว่าประสิทธิภาพการระบายความร้อนของ IC package จะเพิ่มขึ้นในกรณีต่อไปนี้ คือ 1) เพิ่มขนาดขององค์ประกอบใน IC package อันได้แก่ ขนาดของ chip, ขนาดของ IC package, ขนาดของ lead-free solder และจำนวนขา lead-frame 2) เพิ่มค่า k ของ die attached (DA), mold compound และที่โครงหลักของ lead-frame 3) เพิ่มค่า h ที่ผิวของ IC package และผิวของ PCB 4) เพิ่มค่า emissivity ที่ผิวของ IC package และผิวของ PCB 5) เพิ่มขนาดของ PCB และการเลือกใช้ชนิดของ PCB ที่มี thermal vias