界面层裂是微电子封装器件的主要失效模式之一。国际半导体技术路线图(ITRS)在近年的报告中强调更好地了解界面行为和能够表征和控制界面强度作为将来芯片开发和制造的关键。界面层裂除受湿热应力影响,更受蒸汽压力的影响,因此,集成湿、热及蒸汽压力分析界面可靠性问题尤为关键。其次,研究可靠性问题目的就是提高器件的可靠性,而这也是可靠性设计关键之一。因此,很有必要在研究界面层裂失效的基础上探索器件参数的优化设计问题。本文针对微电子封装器件的界面层裂失效问题,深入研究了基于改进的BP神经网络的封装器件优化设计方法。主要研究内容如下:1)在现有技术的基础上,针对微电子封装器件的界面层裂失效问题,改进并提出了一种集成热、湿及蒸汽压力的分析方法。一方面分析了其可行性;另一方面初步探索了塑封器件的参数优化组合问题,并证明了探讨一种能适合于封装器件的优化设计方法的必要性。2)利用模塑封材料(EMC)疲劳实验的数据,深入研究了基于主成分分析和遗传算法的BP神经网络的改进方法,并证明了其稳定性和实用性。3)在改进的神经网络的基础上,深入研究了封装器件的优化设计方法。利用改进的神经网络模型,提出了一种将基于改进的神经网络的封装器件优化设计方法,并以传统的塑封DR-QFN器件在热-机械作用下的优化设计为例,详细探讨了优化设计过程,分析了封装器件设计时的材料搭配及尺寸搭配的难题。4)编程实现了优化设计方法并初步实现用户软件界面,详细介绍了优化设计软件系统的总体设计流程,并给出了关键程序段的详细代码函数,实现了参数优化过程的自动化及面向用户的设计软件界面。5)针对界面层裂失效问题,在集成湿、热及蒸气压力作用下,实现了一种新型塑封QFN器件的优化设计,并做了程序运行过程的参数输入的演示。6)针对生产现场出现的失效案例,在结合实验分析基础上,进一步验证了本文的优化设计方法的可行性。研究结果表明:(1)本文提出的集成热、湿及蒸汽压力的分析方法可行,且具有通用性;(2)针对界面层裂失效进行器件尺寸和材料选择优化设计是很有必要的。由于参数之间的相互影响,器件的参数优化组合不唯一,很有必要探讨一种适合于封装器件这种多优化组合的设计方法。(3)BP神经网络的输入因子采用了主成分分析后,解决了网络拟合误差和泛化(预测)能力的不稳定性问题;在采用主成分分析并结合遗传算法对BPNN模型进行改进后,训练好的GA-BPNN模型具有稳定性好,实用性强的特点。(4)基于该改进的BP神经网络的封装器件的优化设计方法较好的解决了封装器件设计时的材料搭配及尺寸搭配的难题。(5)在实现参数优化过程的自动化及面向用户的设计软件界面表明,该设计系统能很好的进行封装器件的优化设计,设计过程方便、简单,具有实用参考价值。(6)失效案例的优化结果表明本文的优化设计方法可行。本文的研究成果对微电子封装器件的模拟分析设计走向工程化应用具有较为重要的作用。