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基于3D-IC的不完全填充肋片微通道热管理研究
1
作者 黄秉欢 米创 +2 位作者 巩亮 朱传勇 徐明海 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1097-1105,共9页
本文构建了一种新型不完全填充微通道结构。通过开展数值研究,结果表明:以PEC评价时,Re数为800~1200时不完全填充顺排肋片的微通道综合性能最优;以场协同数Fc评价时,完全填充错排肋片的微通道最优,完全填充错排肋片的微通道不可逆程度... 本文构建了一种新型不完全填充微通道结构。通过开展数值研究,结果表明:以PEC评价时,Re数为800~1200时不完全填充顺排肋片的微通道综合性能最优;以场协同数Fc评价时,完全填充错排肋片的微通道最优,完全填充错排肋片的微通道不可逆程度最小。两种评价标准中换热能力和流阻所占权重的不同造成评价结果有所差异。此外,研究了肋片高度对不完全填充顺排肋片微通道流动与传热特性的影响,以PEC评价时Re数为400~600时最优高度为0.325 mm,Re数为800~1200时最优高度为0.225 mm;以Fc评价时所研究的各Re数下肋高为0.45 mm的微通道最优。 展开更多
关键词 热管理 微通道 热流密度 表面换热系数 肋片
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3D-IC类同轴屏蔽型TSV的热力响应分析及结构优化
2
作者 孙萍 王志敏 +1 位作者 黄秉欢 巩亮 《半导体技术》 CAS 北大核心 2023年第9期818-826,共9页
硅通孔(TSV)是解决三维集成电路(3D-IC)互连延迟问题的关键技术之一。TSV内部结构的变形失效,大多是由循环温度载荷产生的交变应力引起的。从信号完整性角度考虑,建立了接地TSV形状分别为圆柱形和椭圆柱形的类同轴屏蔽型TSV模型。基于最... 硅通孔(TSV)是解决三维集成电路(3D-IC)互连延迟问题的关键技术之一。TSV内部结构的变形失效,大多是由循环温度载荷产生的交变应力引起的。从信号完整性角度考虑,建立了接地TSV形状分别为圆柱形和椭圆柱形的类同轴屏蔽型TSV模型。基于最大Mises应力准则,对比分析了循环温度载荷对2种类同轴屏蔽型TSV热应力-应变的影响及最大应力点的主要失效形式。最后综合考虑TSV的几何参数对导体和凸块危险点Mises应力的影响,对椭圆柱形类同轴屏蔽型TSV结构进行多目标优化,将2种最优结构中2个危险点的Mises应力分别降低15.10%、17.18%和18.89%、6.74%。为提高TSV热可靠性的优化设计提供参考。 展开更多
关键词 三维集成电路(3D-IC) 热管理 屏蔽型硅通孔(TSV) 有限元仿真 热力响应 多目标优化
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微通道中凹穴复合肋片流动和换热特性研究
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作者 黄秉欢 米创 +1 位作者 李逵 巩亮 《制冷学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期44-50,共7页
本文在微通道中4种常规肋片基础上,通过在肋片上复合凹穴结构,提出4种对应的凹穴复合肋片。通过数值模拟方法,研究了常规肋片和对应凹穴复合肋片对微通道流动和换热特性的影响,并分析了凹穴对流动和换热性能的影响机制,最后采用性能评... 本文在微通道中4种常规肋片基础上,通过在肋片上复合凹穴结构,提出4种对应的凹穴复合肋片。通过数值模拟方法,研究了常规肋片和对应凹穴复合肋片对微通道流动和换热特性的影响,并分析了凹穴对流动和换热性能的影响机制,最后采用性能评价准则PEC对比其综合性能。结果表明:凹穴结构复合于肋片后,减小了肋片最大宽度,有利于减小肋片下游分离区,且凹穴处流体在主流带动下会形成回流区,进而减少了肋片与主流间的摩擦总阻力,相比于常规肋片可显著降低流动压降,其中Re=800时压降最大可减少52.03%。但凹穴结构也会降低肋片对主流的扰动作用,削弱了肋片附近流体和主流间对流和掺混,造成微通道强化换热效果恶化。凹穴结构对流动和换热特性的影响与肋片形状有关。以PEC为基准评价综合性能时,凹穴结构削弱换热的缺陷造成综合性能下降。 展开更多
关键词 微通道换热器 热流密度 表面传热系数 肋片 凹穴
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3D IC中全铜互连热应力分析
4
作者 王志敏 黄秉欢 +2 位作者 叶贵根 李逵 巩亮 《微电子学与计算机》 2023年第1期97-104,共8页
三维集成电路(Three-Dimensional Integrated Circuit,3D IC)技术相比于二维封装形式具有互连长度短、异构集成度高、功耗低以及封装尺寸小等特点.因为铜基体具有优异的导电性、抗电迁移性和机械性能,全铜互联结构替代了焊球作为连接结... 三维集成电路(Three-Dimensional Integrated Circuit,3D IC)技术相比于二维封装形式具有互连长度短、异构集成度高、功耗低以及封装尺寸小等特点.因为铜基体具有优异的导电性、抗电迁移性和机械性能,全铜互联结构替代了焊球作为连接结构应用于3D IC中.本文通过数值模拟研究了含有全铜互连和微流道结构的3D IC模型在循环温度载荷下的热可靠性,分析了全铜互联高度对模型内部热应力的影响.结果表明,全铜互连部分的最大热应力与铜柱所处的空间位置相关,离模型中心越远,铜柱内的变形越大.同时,最危险铜柱内部应力分布和变形情况表明,由于铜柱上下端面所受载荷性质不同,铜柱在热载荷作用下的Mises应力大致呈左右及上下对称分布.这会导致铜柱的潜在失效模式是轴向压缩和剪切共同作用下的断裂或损伤.另外,最大Mises应力随铜柱高度的增加而逐渐减小,当铜柱高度为300 gm时最大Mises应力趋于稳定,可以为全铜互连可靠性设计提供参考. 展开更多
关键词 3D IC 全铜互连 热应力 有限元模拟
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