(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221087909 9.1 (22)申请日 2022.07.25 (71)申请人 华中科技大 学 地址 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路 1037号 (72)发明人 梁琳　韩鲁斌　 (74)专利代理 机构 武汉华之喻知识产权代理有 限公司 42 267 专利代理师 邓彦彦　廖盈春 (51)Int.Cl. G01N 25/20(2006.01) G01N 25/18(2006.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种双面散热模块的热阻确定方法及系统 (57)摘要 本发明提供一种双面散热模块的热阻确定 方法及系统， 确定双面散热模块的热阻； 在不改 变互连结构 的情况下， 对芯片进行双面散热、 底 层散热和顶层散热， 以确定双面散热模块顶层热 阻和底层热阻的测量值； 所述测量值为不改变双 面散热模块互连结构情况下测得的热阻， 且所述 测量值在不同散热条件下一致； 当顶层热阻测量 值大于底层热阻测量值时， 双面散热材料结壳热 阻的等效阻值为顶层热阻的测量值； 当顶层热阻 测量值不大于底层热阻测量值， 双面散热材料结 壳热阻的等效阻值为底层热阻测量值的两倍减 去顶层热阻测量值。 本发明分析了不同外部测试 条件和内部结构对热阻测量结果的影 响， 得到了 DSC模块热阻的准确定义， 提供了热阻的测量精 度。 权利要求书3页 说明书7页 附图8页 CN 115219554 A 2022.10.21 CN 115219554 A 1.一种双面散热模块的热阻确定方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 确定双面散热模块， 所述双面散热模块由下至上依次包括： 底层散热器、 底层互连结 构、 芯片、 顶层互连结构以及顶层散热器； 所述顶层互连结构和底层互连结构均包括多层封 装材料； 在不改变互连结构的情况下， 对芯片进行双面散热、 底层散热和顶层散热， 以确定双面 散热模块顶层热阻和底层热阻的测量值； 所述测量值为不改变双面散热模块互连结构情况 下测得的热阻， 且所述测量值在不同散热条件下一致； 所述互连结构包括顶层互连结构和 底层互连结构， 所述顶层热阻为芯片顶层散热路径的热阻， 底层热阻为芯片底层散热路径 的热阻； 当顶层热阻测量值大于底层热阻测量值 时， 双面散热材料结壳热阻的等效阻值为顶层 热阻的测 量值； 当顶层热阻测量值不大于底层热阻测 量值， 双面散热材料结壳热阻的等效 阻值为底层热阻测量 值的两倍减去顶层热阻测量 值。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述双面散热材料结壳热阻的等效阻值具 体通过如下步骤确定： 建立双面散热材料结壳热阻的模型， 所述模型将结壳热阻设为第 一热阻和第 二热阻串 联； 所述第一热阻为距离结相对较近的热阻， 第二热阻为距离结相对较 远的热阻； 当顶层热阻的阻值大于底层热阻的阻值时， 所述第一热阻为两个底层热阻并联， 第二 热阻为两个第一差值热阻并联， 所述第一差值热阻的阻值 为顶层热阻减底层热阻； 当顶层热阻的阻值不大于底层热阻的阻值时， 所述第一热阻为两个顶层热阻并联， 第 二热阻为第二差值热阻， 所述第二差值热阻的阻值 为底层热阻减顶层热阻。 3.根据权利要求2所述的方法， 其特 征在于， 还 包括如下步骤： 将所述顶层互连结构去除和不去除， 对芯片分别进行底层散热分别得到底层热阻的真 实值和测量值； 将所述底层互连结构去除和不去除， 对芯片分别进行顶层散热分别得到顶层热阻的真 实值和测量值； 对比所述真实值和测量值， 确定顶层热阻的测量值是其真实值的一半， 底层热阻的测 量值是其真实值的一半。 4.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于， 参考所述真实值和测量值的关系， 确定所 述双面散热 材料结壳热阻的等效阻值， 具体为： 当顶层热阻测量值大于底层热阻测量值时， 所述第一热阻的阻值为底层热阻测量值， 第二热阻的阻值为顶层热阻测量值与 底层热阻测量值的差值； 当顶层热阻测量值不大于底 层热阻测 量值时， 所述第一热阻的阻值为顶层热阻测 量值， 第二热阻的阻值为底层热阻测 量值与顶层热阻测量值差值的二倍； 其中， 所述顶层热阻和底层热阻的测量值均为其真实 值的一半； 所述结壳热阻的等效热阻为第一热阻 阻值与第二热阻 阻值之和。 5.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于， 将所述顶层互连结构去 除和不去 除， 对芯 片分别进行底层散热分别得到底层热阻的真实值和 测量值， 具体为： 将顶层互连结构的封装材料逐层去除， 并对逐层封装材料去除后的芯片进行底层散 热， 得到多个底层热阻值； 对比所述多个底层热阻值， 发现随着顶层封装材料的逐层去 除， 底层热阻逐渐展现阻权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115219554 A 2值增加的趋势， 直至顶层互连结构全部去除， 底层热阻的阻值最大， 此时双面散热模块变成 单面散热模块， 其底层热阻的阻值 为所述真实值； 不去除双面散热 材料的顶层互连 结构， 对其进行底层散热， 得到底层热阻的测量 值。 6.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于， 将所述底层互连结构去 除和不去 除， 对芯 片分别进行顶层散热分别得到顶层热阻的真实值和 测量值， 具体为： 将底层互连结构的封装材料逐层去除， 并对逐层封装材料去除后的芯片进行顶层散 热， 得到多个顶层热阻值； 对比所述多个顶层热阻值， 发现随着底层封装材料的逐层去 除， 顶层热阻逐渐展现阻 值增加的趋势， 直至底层互连结构全部去除， 顶层热阻的阻值最大， 此时双面散热模块变成 单面散热模块， 其顶层热阻的阻值 为所述真实值； 不去除双面散热 材料的底层互连 结构， 对其进行顶层散热， 得到顶层热阻的测量 值。 7.一种双面散热模块的热阻确定系统， 其特 征在于， 包括： 双面散热模块确定单元， 用于确定双面散热模块， 所述双面散热模块由下至上依次包 括： 底层散热器、 底层互连结构、 芯片、 顶层互连结构以及顶层散热器； 所述顶层互连结构和 底层互连 结构均包括多层封装材 料； 热阻测量值确定单元， 用于在不改变互连结构的情况下， 对芯片进行双面散热、 底层散 热和顶层散热， 以确定双面散热模块顶层热阻和底层热阻的测量值； 所述测 量值为不改变 双面散热模块互连结构情况下测得的热阻， 且所述测 量值在不同散热条件下一致； 所述互 连结构包括顶层互连结构和底层互连结构， 所述顶层热阻为芯片顶层散热路径的热阻， 底 层热阻为芯片底层散热路径的热阻； 结壳热阻确定单元， 用于当顶层热阻测量值大于底层热阻测量值时， 双面散热材料结 壳热阻的等效阻值为顶层热阻的测 量值； 当顶层热阻测量值不大于底层热阻测量值， 双面 散热材料结壳热阻的等效阻值 为底层热阻测量 值的两倍减去顶层热阻测量 值。 8.根据权利要求7所述的系统， 其特征在于， 所述结壳热阻确定单元， 建立双面散热材 料结壳热阻的模型， 所述模型将结壳热阻设为第一热阻和第二热阻串联； 所述第一热阻为 距离结相对较近的热阻， 第二热阻为距离结相对较远的热阻； 当顶层热阻的阻值大于底层 热阻的阻值时， 所述第一热阻为两个底层热阻并联， 第二热阻为两个第一差值热阻并联， 所 述第一差值热阻的阻值为顶层热阻减底层热阻； 以及当顶层热阻的阻值不大于底层热阻的 阻值时， 所述第一热阻为两个顶层热阻并联， 第二热阻为第二差值热阻， 所述第二差值热阻 的阻值为底层热阻减顶层热阻。 9.根据权利要求8所述的系统， 其特征在于， 所述热阻测量值确定单元， 将所述顶层互 连结构去除和 不去除， 对芯片分别进行底层散热分别得到底层热阻的真实值和测量值； 将 所述底层互连结构去除和不去除， 对芯片分别进 行顶层散热分别得到顶层热阻的真实值和 测量值； 以及 对比所述真实值和测量值， 确定顶层热阻的测量值是其真实值的一半， 底层热 阻的测量 值是其真实值的一半。 10.根据权利要求9所述的系统， 其特征在于， 所述结壳热阻确定单元， 参考所述真实值 和测量值的关系， 确定所述双面散热材料结壳热阻的等效阻值， 具体为： 当顶层热阻测量值 大于底层热阻测量值时， 所述第一热阻的阻值为底层热阻测量值， 第二热阻的阻值为顶层 热阻测量值与底层热阻测量值的差值； 当顶层热阻测 量值不大于底层热阻测 量值时， 所述权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115219554 A 3