传统的确定性设计主要基于载荷的安全系数法，在设计中，假设结构处于最坏情况，引入通过多年试验总结出来的安全系数。这样的设计，无法直接考虑到设计参数的随机性，虽然能减少结构失效的概率，但过于保守的设计也会使材料浪费、结构重量增加和性能降低。相对于传统的的确定性设计，概率可靠性设计很好的解决了产品生产和设计过程中参数(结构尺寸、材料参数、载荷)随机性问题，综合评估了设计参数或假设条件的不确定性对结构安全可靠性的影响。　　 微电子组件和封装结构在加工或生产过程中，由于受到各种因素的影响，几何尺寸、材料属性以及载荷等边界条件都具有一定的不确定性，概率可靠性设计可以系统地考虑这些参数的随机性问题。因此有必要将概率可靠性设计引入到微电子芯片封装工艺的可靠性研究中以解决参数的随机性问题。　　 本文研究了引线键合工艺冲击阶段焊盘在冲击过程中各材料层的应力分布，并在此基础上采用响应面法进行概率可靠性分析，研究键合高度、铝垫厚度以及金属球直径这3个随机参数对焊盘各材料层应力峰值的影响。为了验证响应面法概率分析结果的可靠性，使用蒙特卡罗法在相同的工况下随机抽样200次进行概率可靠性分析。从两种方法的概率分析结果中看，焊盘材料层应力峰值的分布范围和分布方式以及随机输入参数对应力峰值的影响方式和影响程度都较为接近，这说明响应面法的概率分析结果较为可信，响应面法所需的计算时间要远少于蒙特卡罗法的计算时间。　　 本文同时也研究了晶圆级芯片尺寸封装(WL_CSP)硅通孔(TSV)结构芯片贴装固化工艺以及硅通孔封装结构回流焊工艺因组件材料的热膨胀系数失配而引起的机械应力。并在此基础上应用基于响应面法的蒙特卡罗随机模拟方法研究硅通孔结构中芯片厚度、导电层厚度、TSV直径、绝缘层的弹性模量和热膨胀系数以及TSV聚合物芯的热膨胀系数这7个随机参数对TSV结构和TSV封装组件应力峰值的影响。　　 从概率可靠性分析结果直方图中可以看出焊盘材料层以及TSV封装组件应力峰值的分布范围，这对全面认识引线键合工艺和硅通孔封装结构的应力全局分布以及对WL_CSP封装可靠性的影响有重要作用。同时从敏感性图中可以看出各个随机参数对焊盘材料层和TSV封装组件应力峰值的影响方式和影响程度，这对引线键合工艺和WL_CSP硅通孔封装结构的参数设计提供可靠的依据。