Tesis ini membentangkan impak terma yang disebabkan oleh sifat-sifat bahan antara muka terma dan kerataan penyebar haba ke atas pakej elektronik flip chip yang diintegrasikan bersama penyebar haba. Bahan antara muka terma mempengaruh kecekapan pemindahan haba dari silikon ke bungkusan pakej elektronik flip chip. Kerataan penyebar haba mengubah prestasi terma dalam pakej elektronik flip chip secara kerata, terutamanya rintangan pemindahan terma dari silikon ke bungkusan pakej elektronik. Kajian berangka menggunakan ANSYS Icepak telah dijalankan untuk menyiasat kesan terma yang disebabkan oleh sifat-sifat bahan antara muka terma dan kemerosotan terma yang disebabkan oleh penyebar haba yang mempunyai pesongan cekung atau cembung sebanyak 0.12 mm. Keputusan menunjukkan bahawa ketebalan dan kekonduksian terma bahan antara muka terma mempengaruh prestasi pemindahan haba dalam pakej elektronik flip chip. Keputusan juga menunjukkan bahawa pesongan cekung menyebabkan penambahbaikan sebanyak 44 peratus sementara pesongan cembung menyebabkan kemerosotan sebanyak 80 peratus ke atas rintangan terma dari silikon ke bungkusan pakej elektronik flip chip. Hasil dari penyelidikan mencadangkan panduan dan cadangan reka bentuk untuk pemilihan bersama pelaksanaan bahan antara muka terma. Kekonduksian terma yang lebih tinggi dan bahan antara muka terma yang lebih nipis harus dipilih untuk prestasi terma yang lebih baik untuk pakej elektronik flip chip. Penemuan ini juga mengesyorkan toleransi kerataan kurang daripada 0.07 mm untuk penyebar haba dalam pakej elektronik flip chip yang bersaiz 60 mm x 60 mm dengan pelesapan haba sebanyak 150 W. _______________________________________________________________________
This thesis presents the thermal impact of thermal interface material 1 (TIM1) and heat spreader co-planarity to the flip chip package with heat spreader. The TIM1 material influences the efficiency of heat transfer from silicon die to the heat spreader while the co-planarity of heat spreader affects the thermal performance of the flip chip package significantly, especially on the junction-to-case thermal resistance of the package. Numerical studies using ANSYS Icepak were conducted to investigate the thermal impact contributed by the TIM1 material properties and thermal degradation due to heat spreader co-planarity in either concave or convex with deflections up to 0.12 mm. The result indicated that the bond line thickness (BLT) and the thermal conductivity of the TIM1 material affected the thermal performance of the flip chip package. The result also showed that with concave deflection improved up to 44 % while convex deflection degraded up to 80 % of the junction-to-case thermal resistance of the flip chip package. The outcome of the study is to propose design guidelines and recommendations for TIM1 material selection and implementation. Higher thermal conductivity and lower the BLT of TIM1 material shall be selected for better thermal performance of the flip chip package. The findings also recommended the co-planarity tolerance for the heat spreader shall not be greater than 0.07 mm for a 60 mm x 60 mm flip chip package with a heat dissipation of 150 W.
Thermal impact of thermal interface materials and heat spreader co-planarity of the electronic packaging_Pang Shi Shiang_A2_2020_MYMY