以玻璃為載台之三維異質整合晶片熱應力分析及最佳化

Thermal Stress Analysis and Optimization of 3D Heterogeneous Integrated Chip Based on Glass Carrier

曾建朧(Jian-Long Tseng)

指導教授 ： 葉孟考

國立清華大學/工學院/動力機械工程學系/碩士(2009年)

摘要

現今在晶片封裝中最廣為使用的系統整合技術不外乎是系統單晶片(System on Chip, SoC)和系統級封裝(System in Package, SiP)。本研究以系統級封裝(SiP)之三維異質整合晶片模組為探討對象，並以單晶矽為穿晶片導線、玻璃材料(Pyrex 7740)為載台。首先以有限單元分析模擬軟體ANSYS探討三維玻璃載台內嵌矽導線在製程中由高溫降至室溫後載台中的殘留熱應力，並使用田口法(Taguchi method)來找出玻璃載台結構的最佳幾何參數，減少高溫製程所產生的殘留熱應力，以降低在往後製程中發生破壞的可能性。結果顯示由田口法所得之最佳參數水準組合可使玻璃載台中矽材料的最大von Mises應力值下降13.39%；也可使玻璃材料的最大von Mises應力值下降10.43%。文中也分析整體晶片模組結構在運作時系統中各元件的熱應力和溫度場分布情形。最後建立出一套分析流程，並且使用紅外線熱像儀量測晶片模組運作時，元件的表面溫度分布與熱傳分析之結果趨勢一致，藉以驗證數值模型分析之正確性。

關鍵字

微系統晶片 ； 玻璃載台 ； 熱分析 ； 熱應力 ； 田口法

參考文獻

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