[发明专利]穿孔式高增益光电系统级封装结构的热疲劳优化设计

摘要

本发明公开了一种穿孔式高增益光电系统级封装结构的热疲劳优化设计，其特点是该封装结构的热疲劳优化设计包括：封装结构的三维建模、结构模型的热疲劳分析和协同仿真以及调整结构参数进行多次循环收敛的对比验证，直至选取到电磁和热疲劳性能最佳的结构参数结束优化设计。本发明与现有技术相比具有优化过程简便，仿真周期短，参数提取精确，从而降低失效的可能性，为制作工艺提供参考依据，而且使用方便、直观、高效，有效降低封装结构的设计成本。

主权项

一种穿孔式高增益光电系统级封装结构的热疲劳优化设计，其特征在于按下述步骤进行封装结构的优化设计：（一）、封装结构的三维建模采用ANSYS有限元软件建立微纳器件的二维封装结构模型，然后采用360度旋转立体技术将二维仿真结构转为三维仿真结构；（二）、结构模型的热疲劳分析a、将上述三维仿真结构模型进行网格化设置，对划分的网格单元采用有限元法叠加进行温度场模式的载荷分析，将求解得到的“最大温差”等待协同优化设计；b、对划分的网格单元采用有限元法叠加进行压焊力模式的载荷分析，将求解、收敛得到“疲劳循环次数”等待协同优化设计；c、将上述三维仿真结构模型采用TSV再仿真，然后在ANSYS有限元软件中建立不同通孔直径下的四分之一TSV 模型，在满足屈曲临界压力值的情况下进行77~300K大温差下的载荷分析，将求解得到的“TSV通孔大温差下的临界寿命”等待协同优化设计；（三）、协同仿真将上述三维仿真结构模型采用ANSYS的电磁仿真出电磁分布彩图，然后对电磁分布集中区域的铟柱、焊盘、通孔、传输线间距和基板厚度的结构参数采用ADS软件进行电磁串扰的协同仿真，并将ADS仿真结果进行存储；（四）、协同优化设计对上述热疲劳分析和协同仿真结果汇总列表进行分析，然后调整铟柱、焊盘、通孔、传输线间距和基板厚度的结构参数，重复上述步骤（二）~（三）进行多次循环收敛的对比验证，直至选取到电磁和热疲劳性能最佳的结构参数结束优化设计。