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专利号: 2020113216298
申请人: 复旦大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-07-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于蚁群算法的SiC  MOSFET封装结构优化方法,其特征在于,具体步骤如下:步骤一:建立SiC  MOSFET器件的三维模型,确定其基本结构与参数;其中:SiC  MOSFET器件为嵌入式扇出型,SiC  MOSFET器件的三维模型如下:SiC  MOSFET器件上设置若干组散热通孔;SiC  MOSFET器件包括阻焊层、重布线层RDL、固化预料层、基板和两个SiC芯片;SiCMOSFET器件的最外层是阻焊层,阻焊层通过重布线层RDL和固化预料层连接,两个SiC芯片分布在基板上,分别为左侧芯片和右侧芯片,基板设置在两个固化预料层之间;

步骤二:根据建立好的模型,在基板上确定芯片分布的可行域,并计算其尺寸大小,同时得到蚁群算法的变量取值范围,确定算法的种群初始化参数;

步骤三:对于可行域内的芯片分布,使用响应曲面法进行实验设计,确定仿真次数与仿真顺序;

步骤四:根据JEDEC标准确定温度循环仿真的环境参数与边界条件,再依据步骤三中的仿真顺序进行有限元仿真;

步骤五:对于步骤四中的仿真结果进行分析,分析仿真的准确度;

步骤六:构建芯片分布与散热温度和热应力的适应度函数,利用蚁群算法进行迭代得出最终使温度和应力达到最优的结果;其中:步骤二中,可行域的约束条件为器件各封装层的约束,保证每层的结构间有一定的预留空间,不会出现接触和挤压的现象;可行域的具体约束包括器件通孔位置、芯片大小、RDL层限制和阻焊层限制;

步骤三中,响应曲面法实验设计所需要决定的实验因子为右侧芯片的中心点在固化预料层中的坐标,由于对称性,假定左侧芯片与右侧芯片关于可行域中点成中心对称;

步骤六中,适应度函数模型如下:

其中:T表示器件最高温度,σ表示RDL层最大应力;x、y分别为右侧芯片的中心点的横坐标与纵坐标。

2.如权利要求1所述的SiC  MOSFET封装结构优化方法,其特征在于:步骤四中,有限元仿真为散热仿真和基于JEDEC标准的温度循环仿真。

3.如权利要求1所述的SiC  MOSFET封装结构优化方法,其特征在于,步骤五中,对仿真结果分析过程为:分析计算出温度和应力分别关于因子x、y的曲面图,分析其曲面特性;x、y分别为右侧芯片的中心点的横坐标与纵坐标。

4.如权利要求1所述的SiC  MOSFET封装结构优化方法,其特征在于:步骤六中,蚁群优化算法的具体仿真过程如下:(1)初始化算法的参数;(2)随机产生蚂蚁初始位置,并计算其适应度函数值,将其设置为初始信息素,接着计算状态转移概率;

(3)进行蚁群的位置更新,具体步骤为:当状态转移概率小于转移概率常数时,进行局部搜索;反之,进行全局搜索,产生新的蚂蚁位置,并利用边界吸收方式进行边界条件处理;最后,将蚂蚁位置界定在取值范围内;

(4)计算新的蚂蚁位置的适应度值,从而判断蚂蚁是否移动,更新信息素;

(5)判断是否满足终止条件:若满足,则停止搜索,输出优化值;反之,继续迭代优化。