基于硅通孔的三維電子封裝熱機(jī)械可靠性研究.pdf

1、三維（3D）芯片集成作為新一代封裝技術(shù)，使微電子封裝呈現(xiàn)傳輸速度快、密度大、尺寸小的優(yōu)點(diǎn)，促進(jìn)了封裝行業(yè)的迅速發(fā)展。硅通孔（TSV）作為實(shí)現(xiàn)三維互連的關(guān)鍵技術(shù)，其可靠性直接影響著整個(gè)電子封裝產(chǎn)品的可靠性。本文以有限元數(shù)值模擬為基礎(chǔ)，利用Abaqus軟件建立有限元模型，對(duì)多芯片三維堆疊封裝結(jié)構(gòu)和TSV界面熱機(jī)械可靠性進(jìn)行研究。主要內(nèi)容如下：
　　將斷裂力學(xué)與有限元方法相結(jié)合，研究了三維堆疊封裝硅通孔界面可靠性問(wèn)題。首先分析熱沖擊載荷

2、下的TSV結(jié)構(gòu)整體應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，確定了銅/二氧化硅界面為潛在失效界面以及最易產(chǎn)生裂紋的關(guān)鍵點(diǎn)位置。建立損傷模型模擬了溫度載荷下銅/二氧化硅界面裂紋的萌生和擴(kuò)展行為。結(jié)果表明，降溫過(guò)程中溫差達(dá)到325K時(shí)，裂紋發(fā)生失穩(wěn)擴(kuò)展，界面破壞。其次，研究了銅/二氧化硅界面裂紋對(duì)其可靠性影響，分析對(duì)比了表面裂紋和埋藏裂紋的擴(kuò)展行為以及促使其擴(kuò)展的驅(qū)動(dòng)應(yīng)力形式，當(dāng)裂紋擴(kuò)展到2μm以上，張開(kāi)型應(yīng)力起主要的作用。最后，通過(guò)銅柱疲勞壽命預(yù)測(cè)界面分層對(duì)TSV結(jié)