基于有限元模拟的三维集成微系统热循环可靠性研究

作者：萧金庆; 李军辉^*

来源：导航与控制, 2022, 21(Z1): 174-180.

• 三维集成微系统
• 热循环
• 有限元模拟
• 氮化铝

为实现芯片高性能、小尺寸、低功耗和低成本的目标，先进的三维集成电路(3D-IC)成为了研究热点。基于所建立的三维集成微系统(Three-dimensional Integrated Structure Microsystem, 3D-ISM),采用有限元模拟仿真方法对其进行了热循环可靠性研究。在仿真过程中施加了-40℃～+125℃的温度循环载荷，研究了三种基板类型对仿真结果的影响。结果表明，通过比较不同基板类型下的最大应力和变形量，AlN基板上的硅通孔(Through Silicon Via, TSV)铜柱和焊点表现较优。因此，AlN陶瓷基板具有最优的抗热循环性能，其研究结果可为3D-ISM集成设计提供重要的理论依据和可靠性预测。

• 单位
  高性能复杂制造国家重点实验室; 中南大学; 机电工程学院