一种基于鲁棒设计的高密度集成电路封装的优化方法

摘要

本发明公开了一种基于鲁棒设计的高密度集成电路封装热疲劳结构可靠性优化的新方法，包括以下步骤：确定待优化的结构设计变量，把封装主要热失效部件的热疲劳应变作为优化目标函数；根据确定的结构设计变量和优化目标，进行三水平二阶鲁棒实验设计；对三水平二阶鲁棒实验设计点分别进行热疲劳应变的有限元分析和计算，形成完整的三水平二阶鲁棒实验设计表；根据完整的三水平二阶鲁棒实验设计点和对应的热疲劳应变值，运用最小二乘法构建高密度集成电路封装目标函数的二次曲面模型。此发明解决了高密度集成电路封装热可靠性分析和设计的关键技术，为高密度集成电路封装热可靠性分析和设计提供了新的方法。

主权项

一种基于鲁棒设计的高密度集成电路封装的优化方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)确定待优化的结构设计变量，把封装主要热失效部件的热疲劳应变作为优化目标函数；(2)根据确定的结构设计变量和优化目标，进行三水平二阶鲁棒实验设计；(3)对三水平二阶鲁棒实验设计点分别进行热疲劳应变的有限元分析和计算，形成完整的三水平二阶鲁棒实验设计表；(4)根据完整的三水平二阶鲁棒实验设计点和对应的热疲劳应变值，运用最小二乘法构建高密度集成电路封装目标函数的二次曲面模型；(5)对高密度集成电路封装目标函数的二次曲面模型进行方差检验和精度验证；若在符合设计要求的置信水平下，模型是显著的，则可利用此模型进行优化；反之须重新设计试验，构建新的二次曲面模型；(6)利用满足精度和要求的二次曲面模型，作出等效热疲劳应变的等高线，分析各结构设计变量的交互作用和影响特性；(7)利用已构造的二次曲面模型代替真实的有限元模型，建立多约束的高密度集成电路封装的热疲劳结构可靠性稳健优化模型，并进行求解，获得优化的封装结构参数集，并验证优化结果；步骤(2)包括以下子步骤：(2.1)根据高密度集成电路封装设计要求确定结构设计变量值的容限范围，以容限范围的中值为中心点将它们的值设置成三个水平：+1，0和‑1，它们代表容限值的上限值、中值和下限值；(2.2)由N个结构设计变量构造N维的超立方体，每维的中心和超立方体每边的中心分别设置一个实验点，总共抽样产生M个实验点，形成三水平二阶鲁棒实验设计表，三水平二阶鲁棒实验设计不存在轴向点且不会同时处于高水平状态，使设计点都落在了安全区域，具有很强的鲁棒性。