多芯片叠层封装是目前流行的3D封装主要技术之一。由于尽量保持封装体总厚度不变,单层芯片就要求越薄,芯片拉伸强度相应就会很小。在热应力作用下超薄芯片可靠性问题显得更为重要,比如极易出现翘曲、开裂等失效现象。这些问题主要是由各种封装材料性能和几何尺寸不匹配,以及封装过程中温度分布不均匀性等多种因素引起的,严重时会影响器件可靠性、焊接性能以及成品率等,成为电子封装技术进一步发展的障碍。目前国内大多是以单个芯片封装为研究对象,对多层超薄芯片叠层封装的可靠性问题研究很少见,故很有必要对此种类型封装器件的可靠性问题进行探讨。　　本文笔者选取一种典型的QFN(Quad Flat No-lead Package)形式的六层超薄芯片叠层封装器件为研究对象。利用通用有限元软件建立器件的三维有限元模型。分析了在回流焊和温度循环载荷下器件的翘曲和热应力分布情况;在以上模拟分析的基础上,研究了模塑封材料参数特性以及部分封装材料厚度变化对器件中叠层超薄芯片的翘曲和热应力的影响;利用均匀试验设计方法及均匀设计软件对器件结构参数进行了优化。研究结果表明:　　(1)底层超薄芯片上等效应力最为集中。越靠上芯片应力值越小,即最底层芯片为整个封装体结构中较容易出现失效的部位;从封装体中心往外,越靠近边角,变形越严重,即整个封装体四角向下翘曲,呈现凸形。超薄芯片组与整个封装体的翘曲趋势保持一致,且最大值出现在最上层芯片边缘处。　　(2)基于模塑封温度相关特性和线弹性下的芯片应力值与翘曲值均高于基于粘弹性模式下时的值,使用两种不同的模塑封时,器件等效应力与翘曲值相差很大;　　(3)经过优化,得出了最佳结构尺寸组合及最优解,超薄芯片上等效应力明显减小,相对优化前最大等效应力值减小了26.4％左右,达到了实验优化的目的。本论文研究内容对提高器件的可靠性具有一定的理论意义和实际应用前景。