三维堆叠封装TSV互连结构热扭耦合应力分析与优化

建立了三维硅通孔(TSV)芯片垂直堆叠封装结构有限元分析模型，对模型在热扭耦合加载下进行了仿真分析；分析了TSV材料参数与结构参数对TSV互连结构热扭耦合应力的影响；采用了响应面与模拟退火算法对在热扭耦合加载下TSV互连结构参数进行优化设计。结果表明：TSV互连结构最大热扭耦合应力应变位于铜柱与微凸点接触面外侧；微凸点材料为SAC387时，TSV互连结构热扭耦合应力最大，该应力随SiO₂层厚度的增大而增大，随铜柱直径的增大而先增大后减小，随铜柱高度的增大而减小；最优参数水平组合为铜柱直径50μm、铜柱高度85μm、SiO₂层厚度3μm,优化后的最大热扭耦合应力下降了5.3%。