Reliability analysis of TSV silicon perforated structures under thermal cyclic loading

田口方法 焊接 可靠性(半导体) 材料科学 温度循环 有限元法 接头(建筑物) 倒装芯片 结构工程 热的 复合材料 电子包装 印刷电路板 机械工程 粘弹性 通过硅通孔 压力(语言学) 还原(数学) 响应面法 集成电路封装 热分析 回流焊 表面贴装技术 正交数组 电子元件 材料性能 蠕动 电路可靠性
作者
Xuexia Yang,Miao Zhu,Jinming Li,Yanxi Sun,Chao Chang,Hao Xin
出处
期刊:Soldering & Surface Mount Technology [Emerald Publishing Limited]
卷期号:38 (1): 50-60
标识
DOI:10.1108/ssmt-04-2025-0020
摘要

Purpose This study aims to enhance the thermal cycle reliability of hollow through-silicon via (TSV) structures in three-dimensional (3D) electronic packaging by optimising structural parameters to minimise the equivalent plastic strain in critical solder joints, thereby extending their fatigue life under thermal cycling conditions. Design/methodology/approach A 3D finite element model of the TSV package was developed to analyse stress−strain behaviour under thermal cycling. Two optimisation methodologies − Taguchi orthogonal method and response surface method − were used to identify optimal parameter combinations. Key variables included hollow structure material, dimensions (height and diameter) and solder joint geometry. The Anand viscoelastic model was applied for solder joints, and fatigue life prediction was conducted using the Engelmaier model. Findings The optimised parameters derived from the Taguchi method (tungsten material, hollow height: 75 µm, diameter: 44 µm; solder joint diameter: 68 µm, height: 22 µm) reduced the equivalent plastic strain by 11.94%. Further refinement via the response surface method achieved a 17.49% reduction (hollow height: 75.801 µm, diameter: 42.761 µm; solder joint diameter: 67.944 µm, height: 21.981 µm). Fatigue life prediction indicated a 1.26-fold lifespan improvement post-optimisation, demonstrating significant reliability enhancement. Originality/value This research innovatively combines Taguchi and response surface methods for multi-stage optimisation of TSV structures; the optimal combination of TSV structural parameters is constructed. It fills a gap in thermal performance parameter optimisation for TSV hollow structures and provides a scientific foundation for improving reliability in 3D electronic packaging, offering practical engineering significance for high-density integrated circuit design.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
天天快乐应助Lexi采纳,获得10
1秒前
林中雀完成签到 ,获得积分10
6秒前
MUAN完成签到 ,获得积分10
13秒前
leilei完成签到,获得积分10
16秒前
领导范儿应助系统提示采纳,获得10
20秒前
游01完成签到 ,获得积分0
21秒前
Orange应助科研通管家采纳,获得10
22秒前
B_lue完成签到 ,获得积分10
24秒前
car完成签到 ,获得积分10
25秒前
十八厘米不含头完成签到 ,获得积分10
26秒前
adrianwu完成签到 ,获得积分10
27秒前
令尊是我犬子完成签到 ,获得积分10
27秒前
30秒前
荣幸完成签到 ,获得积分10
31秒前
金枪鱼子发布了新的文献求助10
37秒前
直率若烟完成签到 ,获得积分10
39秒前
su完成签到 ,获得积分10
45秒前
crystal完成签到 ,获得积分10
54秒前
张图门完成签到 ,获得积分10
56秒前
猪猪hero完成签到,获得积分10
56秒前
太叔开山完成签到,获得积分10
56秒前
卞卞完成签到,获得积分10
58秒前
里昂义务发布了新的文献求助10
59秒前
andre20完成签到 ,获得积分10
59秒前
李彦完成签到,获得积分10
1分钟前
科研通AI6.2应助金枪鱼子采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
pp完成签到 ,获得积分10
1分钟前
gfsuen完成签到 ,获得积分10
1分钟前
太叔开山发布了新的文献求助10
1分钟前
杜文彦完成签到,获得积分10
1分钟前
从容的水壶完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
ironsilica完成签到,获得积分10
1分钟前
古柳完成签到,获得积分10
1分钟前
oyly完成签到 ,获得积分10
1分钟前
dongrr完成签到 ,获得积分10
1分钟前
屾从完成签到 ,获得积分10
1分钟前
经久完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
Leading Academic-Practice Partnerships in Nursing and Healthcare: A Paradigm for Change 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 640
Signals, Systems, and Signal Processing 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6436686
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8251066
关于积分的说明 17551555
捐赠科研通 5495006
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2898214
邀请新用户注册赠送积分活动 1874900
关于科研通互助平台的介绍 1716186