硅通孔(TSV)的工艺引入热应力及其释放结构设计

在3D SiP(三维系统级封装)的TSV(硅通孔)的工艺制造过程中,热应力会引发TSV周围的载流子迁移率的改变,进而改变3D系统级封装芯片的性能.针对这一问题,提出了一种TSV热应力释放槽结构,以期解决微机电系统(MEMS)应用的大尺寸TSV的热应力问题.在释放槽内外,硅衬底表面的应力得到有效隔离,表面应力大大降低.在结合可行工艺参数的基础上,通过数值模拟对比了3D与2D模型的区别、不同TSV材料的区别,计算应力释放槽的深度、位置、宽度等因素对硅衬底表面应力释放的效果,给出了TSV应力释放槽的布局建议.研究结果表明含有释放槽的TSV,释放槽外热应力可以减小至无释放槽情况下的40%~60%,保留区域的面积也相应降低.     

考虑通孔和边缘效应的互连网络热电分析

考虑互连通孔和边缘效应,建立互连层间、层内、通孔热阻模型,利用热电二元性,提出一种考虑温度效应对热流影响的热电耦合仿真方法,利用热电之间的反馈关系,修正建模后的温度分布对节点网络热流的影响.并对以聚合物和硅氧化物为介质的多层互连进行分析,以有限元建模结果为参照,与已有模型相比,互连热分布结果的相对标准差分别降低了71.2%、12.9%.考虑通孔效应和边缘效应后,该方法在不同纳米级工艺中所得峰值温升,较已有模型均有一定程度的降低.     

三维集成电路堆叠硅通孔动态功耗优化

三维集成电路堆叠硅通孔结构具有良好的温度和热特性. 提出了一种协同考虑延时、面积与最小孔径的堆叠硅通孔动态功耗优化办法. 在提取单根硅通孔寄生电学参数的基础上, 分析了硅通孔的直径对多层硅通孔的功耗与延时性能的影响, 由此构建了分层逐级缩减堆叠硅通孔结构, 分析了硅通孔高度与氧化层厚度的影响. 结果表明, 该模型可在牺牲少许延时的情况下显著优化动态功耗, 在允许牺牲延时5%的情况下, 堆叠硅通孔的动态功耗最多可减少19.52%.     

跨越微观-宏观组装的桥梁:浓乳液聚合技术的应用

利用浓乳液（也称高内相比乳液）聚合技术可以获得表面结构化通孔材料（polyHIPE）,其独特之处是藉此可以实现纳米级两亲体在宏观尺度上的表面有序组装,且可规模化生产。早期的polyHIPE以小分子表面活性剂稳定,仅提供了一个多孔骨架,因为该表面活性剂易流失不能发挥表面功能基作用,而对惰性多孔骨架的后功能化往往较为繁琐。近年来,这方面的突破包括：（1）新型的Pickering稳定剂能同时发挥功能基作用;（2）以难迁移的两亲性嵌段共聚物代替易流失的小分子表面活性剂直接获得改性表面;（3）以带有大量活泼官能团的树状两亲体作稳定剂,直接获得表面由活泼基团表达的polyHIPE;（4）以金属纳米粒子-树状两亲体复合粒子作为稳定剂,直接获得表面由金属纳米颗粒表达的多孔材料。这些材料具有的尺寸大、易回收、比表面较高、具有结构化表面和能反复使用的特点,使其在超分子水处理、低泄漏金属催化剂方面有可观应用前景。     

带有环形阀片的阻尼阀可靠性研究

针对跑车试验时油气弹簧中节流阀片受冲击失效的现象,提出了研究阻尼阀水击压强的必要性,建立了带有环形节流阀片的阻尼阀物理模型. 运用水击理论及解偏微分方程的特征线法,创造性地对给定阻尼阀结构进行了水击建模计算. 编程分析节流阀片失效的原因,系统研究了常通孔结构参数变化对阻尼阀所受瞬态冲击及其阻力值的影响规律,提出需从屈服和疲劳强度两个方面入手对阀门可靠性进行校核,并给出计算实例,完善了现有阀系设计的算法. 所得结论可以作为可靠性研究的参考,同时避免了阀片断裂的再次发生.