TSV-Cu互连结构

抗热疲劳裂纹

这种TSV-Cu结构的独特性在于：通过控制微孔在高角晶界的成核与裂纹的跨晶/沿晶扩展路径，可以显著提升互连结构在热循环载荷下的疲劳可靠性。

Qian, Hongjiang · Huang, Zhiyong · Qingyun, Zhu · Xu, Yilun · 王皓民

Engineering Fracture Mechanics 2025

参数信息

微孔优先成核晶界取向差

45–47 °

技术优势

失效位置可预测

用储存能密度和位错密度作为疲劳指标，能提前判断微孔萌生位置，与热循环试验结果吻合较好。

裂纹路径说得清

微裂纹优先朝高施密特因子晶粒内扩展形成穿晶断裂，遇到低施密特因子晶粒时受阻转为沿晶，两种模式可被仿真复现。

孪晶界也考虑

三维模拟发现内部微孔成核需要孪晶界的辅助，提高了对结构内部失效行为的捕捉能力。

应用场景

• 高温电子器件：用于高温互连可靠性评估，预测微孔萌生与裂纹扩展路径，提高器件寿命。
• 精密仪器可靠性：为精密仪器中的TSV互连提供失效机理分析，避免热循环下的突发失效。
• 热循环载荷部件：直接用于承受热循环载荷的部件设计，通过晶界工程抑制微孔和裂纹萌生。