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
绪绪发布了新的文献求助10
刚刚
大力凡波发布了新的文献求助10
3秒前
年轻飞柏发布了新的文献求助30
4秒前
keyantong完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
小易发布了新的文献求助10
5秒前
超级绮波发布了新的文献求助10
5秒前
刘47发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
6秒前
Lee发布了新的文献求助10
7秒前
桐桐应助独特的幻灵采纳,获得10
7秒前
8秒前
9秒前
Pami发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
11秒前
等风的鱼发布了新的文献求助10
12秒前
完美世界应助小易采纳,获得10
12秒前
超级绮波发布了新的文献求助30
12秒前
13秒前
陈俊辉发布了新的文献求助10
13秒前
lhy完成签到,获得积分10
13秒前
邓青坤发布了新的文献求助10
13秒前
You应助Pami采纳,获得10
14秒前
7moonn完成签到 ,获得积分10
14秒前
Orange应助qq采纳,获得10
14秒前
杨同学完成签到,获得积分10
14秒前
sewqar发布了新的文献求助10
15秒前
16秒前
16秒前
17秒前
思源应助勤劳的康乃馨采纳,获得10
17秒前
欢喜沛珊发布了新的文献求助10
18秒前
AoAoo发布了新的文献求助10
18秒前
18秒前
bkagyin应助平常狗采纳,获得10
18秒前
覆辙完成签到,获得积分10
19秒前
19秒前
嘟嘟完成签到,获得积分10
19秒前
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
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
The Effective Clinical Neurologist 3ed 500
The Great Hymn to Šamaš 500
Positive Obsession: The Life and Times of Octavia E. Butler 500
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 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7698407
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9258147
关于积分的说明 20012317
捐赠科研通 7273501
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3293303
关于科研通互助平台的介绍 2448741
邀请新用户注册赠送积分活动 2299393