TSV结构SiP模块的等效建模仿真与热阻测试

基于硅通孔(TSV)结构的系统级封装(SiP)模块内部存在多个微焊点层,数量众多的微焊点与模块尺寸差异较大,使得建模时网格划分困难和仿真计算效率低。研究了TSV结构微焊点层的均匀化等效建模方法,以TSV结构内的芯片微焊点层作为研究对象,通过仿真和理论计算其等效导热系数、等效密度和等效比热容等热特性参数,建立SiP模块的详细模型和等效模型进行仿真分析,并基于瞬态双界面测量方法测出SiP模块的结壳热阻值,再对比分析详细模型和等效模型的仿真热阻值和测量偏离值。结果表明:围绕微焊点层结构的均匀化等效建模方法具有较高的仿真准确度,且计算效率显著提高,适用于复杂封装结构模块的热仿真分析。

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SiO_(2)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、SiO_(2)层厚度3μm,优化后的最大热扭耦合应力下降了5.3%。

TSV封装中阻抗不连续差分互连结构宽频寄生参数建模研究

为了研究TSV封装内除差分对硅通孔外在硅基片的层间和层下存在的微凸点、平面互连线、倒装焊球等互连结构对差分信号传输特性的影响,提出了一种改进型的适用于描述TSV封装内"串连型差分互连阻抗"的差分对硅通孔结构的RLCG电路模型,进而提出了一种采用"阻抗不连续系数"来描述串行连接的微凸点、平面互连线、倒装焊球等结构的"串连式阻抗不连续结构"RLCG电路模型.在此基础之上,采用HFSS三维全波仿真方法对TSV封装中的硅通孔、微凸点、平面互连线、倒装焊球等差分对互连结构的各种串行连接方式进行了三维电磁场建模和分析.将RLCG模型的差模正向传输系数与HFSS模型的分析结果进行了对比,对比结果证明在0.1~30GHz特别是3~25GHz宽频段内本文提出的上述2种RLCG电路模型能够较为准确的描述出差分互连结构的差模信号宽频传输特性.

穿透硅通孔互连结构的湿-热应力有限元分析

对穿透硅通孔(TSV)互连结构的湿-热应力问题进行了有限元分析。首先模拟了在二氧化硅和氢基半硅氧烷(HSQ)低k材料TSV互连结构在回流焊过程中,因热膨胀系数不匹配而引入的热应力,然后预测了HSQ基TSV互连结构在潮湿环境下因湿膨胀系数不同引起的湿应力,以及湿-热环境下的湿-热应力分布。结果表明:湿气会提高TSV结构界面处的等效应力,但湿气对铜线中的应力影响较小。湿-热应力集中主要出现在HSQ材料和与之相邻的硅上。与SiO2基TSV结构相比,HSQ基TSV结构中铜线上的应力集中得到改善,但HSQ和硅界面上的应力集中有所增加。