随着电子系统的小型化、多功能、高性能、高可靠性和低成本化,先进封装技术已成为半导体行业关注的重要焦点之一。由于系统级封装(SiP)技术兼具尺寸小、开发周期短和开发弹性等优势,因而被广泛应用在许多领域。近年来,集成电路芯片引出端(I/O)数与芯片面积的比值持续上升,推动了3D SiP封装迅速发展,然而其工艺和可靠性面临更加严峻的挑战,因此3D SiP封装的工艺与可靠性研究对发展我国封装工艺技术具有重要的意义。本课题是在数字电视(DTV)接收端子系统模快设计的基础上对CPU和DDR芯片进行芯片堆叠的SiP封装。封装形式上选择了适用于小型化的BGA封装,结构上采用CPU和DDR两芯片堆叠的3D结构,以引线键合的方式为互连,实现封装的小型化和芯片之间信号的快速传输的系统级封装。本文对该3D SiP封装进行了封装设计,包括封装结构的设计、基板的设计、引线分布及其引线几何结构的设计等,并重点研究了引线键合工艺参数的优化和可靠性分析。论文在理论上采用有限元分析方法,利用ABAQUS有限元分析软件,对引线的几何结构参数在塑封过程中受到简化的等效应力场载荷的情况下进行了模拟仿真,通过对仿真的分析,优化了线弧几何结构的参数窗口,分析了各引线的几何参数对引线键合可靠性的影响,对引线键合工艺提出了一些建议,为引线键合中引线几何结构的设计提供了参考数据。论文在封装设计、模拟优化引线结构参数和业界引线键合经验工艺参数的基础上,在实验上利用正交实验设计方法对键合温度、键合时间、键合压力和键合功率等键合工艺参数进行了正交实验设计,针对课题采用8mi1金线进行的热压超声键合工艺,进行了烧球、拉力、线尾和键合球等一系列正交实验,分析了各个键合参数对键合质量的影响程度,确定了最优的工艺窗口,讨论了各参数影响键合质量的原因和机理。研究结果表明,在影响键合质量的各因素中,键合功率和键合压力对键合质量的影响显著,过大键合功率引起键合区被破坏,键合强度降低,过小的键合功率因能量不足引起欠键合,键合强度降低；过大的键合压力引起键合球变形而导致键合强度降低,过小的键合压力因欠键合而导致键合强度降低。实验分析结果对数字电视DTV接收端子系统SiP封装项目中的引线键合工艺提供了重要的参考数据。