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光互连技术作为一种解决因电气互联技术在SMT和微组装方面因高密度和微型化的原因遇到的信号传输瓶颈问题的新的互连方式之一，有着很好的发展前景。但因封装组装过程中因工艺和工作环境存在的热与振动等因素的影响，光路对准位置处会产生偏移，引起耦合效率的降低，已成为该技术应用方面急需解决的关键问题。本文以一种典型的光互连模块作为研究对象，对光互连模块在组装完成之后，实际应用所处工作环境的热与振动对模块对准位置处的偏移可能产生的影响。利用有限元法，在温度变化和振动耦合条件下，对光互连模块对准位置处在笛卡尔坐标系三轴向和相对角度产生的偏移量进行了分析，并根据偏移量数据对耦合效率进行了仿真计算，为提高光互连模块在多物理场环境共同作用下的效率耦合，完成了焊点材料和结构几何形态参数单因素变化时光互连模块的有限元建模，并进行了多物理场的耦合仿真，及对准位置处偏移量分析和耦合效率的分析优化，即通过ANSYS有限元分析软件仿真分析了对准位置处的偏移量，然后使用ZEMAX软件对耦合效率进行了仿真分析，并对分析结果分析处理之后，使用Design-Expert响应面分析软件与Matlab软件对分析因素对光互连模块的耦合效率进行反应曲面算法和遗传算法的优化分析，以达到提高光互连模块的耦合效率。 首先，依照光互连模块研究方面的文献和微电子封装组装方面的工艺参数，确定光互连模块结构尺寸和材料参数，并使用ANSYS有限元分析软件建立模块的三维有限元模型，然后对光互连模块进行复合加载条件下的有限元分析，并获取对准位置处的三维方向的偏移量和角度偏移值，并对结果进行分析，得出结论：对准位置处在三轴向的偏移量SX（X轴向的偏移量，下同）>SZ>SY；焊点材料的不同对光互连模块的关键耦合对准位置处的偏移量影响存在差异且比较显著，其中焊料选为SAC387时，光互连模块的对准位置处的偏移量相对最小；焊点体积在Y向的偏移量较为显著；上层焊点阵列的高度变化对对准位置处的偏移量影响随着上层焊点阵列的高度的增大，对准位置处的偏移量和偏移角度都有增大的趋势；相比上层焊点阵列高度的变化的影响，下层焊点阵列的高度变化对偏移量的影响较小；焊盘直径在对准位置Y和Z方向的偏移影响较为显著，特别是在Y轴方向的变化幅度达到了77.47%，在本文选择的焊盘直径取值范围内，随着焊盘直径的减小，角度的偏移量逐渐减小；焊点间距对对准位置Y和Z方向的偏移影响显著，偏移量的变化幅度分别达到了87.74%和51.06%。 其次，使用ZEMAX软件建立光互连模块光路耦合的关键对准位置的耦合系统模型，研究了不同分析条件下和焊点几何形态参数单因子变化对耦合效率的影响，根据不同的分析条件对光互连模块关键对准位置处的耦合效率的影响分析对比可知，热-结构耦合条件下的耦合效率最低，温振耦合条件下的耦合效率最高；单圈焊点阵列和两圈焊点阵列的光互连模块的有限元分析结果显示，焊点阵列的高度增加都会使光互连模块的耦合效率呈现下降的趋势，其中上层焊点阵列的高度变化对此影响相对更加明显；在所选择的焊点体积、焊点间距和焊盘直径的变化范围内，光互连模块的耦合效率有很小的波动。 最后，使用Design-Expert响应面分析软件与Matlab软件，对光互连模块的耦合效率与焊点形态参数的关系进行反应曲面算法和遗传算法的优化分析。优化后的光互连模块焊点几何结构参数最优水平组合为：上下层焊点阵列的高度分别为0.48mm、0.44mm，焊盘直径为0.630mm、焊点间距为1.78mm、焊点体积为0.26mm3时的光互连模块的耦合效率最高，耦合效率达到了93.836%。