硅通孔三维封装热应力分析开题报告

BGA封装的热应力分析及其热可靠性研究的开题报告【摘要】BGA（Ball Grid Array）封装技术作为目前主流的高密度封装方式之一，其热应力问题一直是制约其可靠性提高的主要因素之一。

本文将对BGA封装的热应力问题进行分析，并探究其热可靠性研究方法，为BGA封装的热可靠性提高提供理论基础和实践指导。

【关键词】BGA封装；热应力；热可靠性研究；分析探究【引言】BGA封装技术广泛应用于微电子领域，由于其高集成度和高可靠性特点，被广泛应用于服务器、网络设备、工控设备等高端电子产品中。

BGA封装技术的可靠性问题是电子产品研发和生产中需要重点考虑的问题之一，而其主要瓶颈是热应力问题。

因此，本文将重点探究BGA封装的热应力问题及其热可靠性研究方法。

【热应力问题分析】BGA封装中，由于封装体与衬底、芯片之间的热膨胀系数不同，电子器件处于热载荷状态下产生热应力，严重影响器件的可靠性。

目前，BGA封装中产生热应力的主要原因包括以下几个方面：1.材料热膨胀系数不匹配：BGA封装中，由于材料的热膨胀系数不匹配，导致封装体与芯片、衬底之间发生热应力。

2.退火温度不当：封装体的退火温度不当，容易使封装体与衬底间的热应力加剧。

3.模型尺寸不匹配：由于模型尺寸不匹配，导致BGA封装的应力分布失调，使得电子器件的可靠性受到影响。

4.基板选择不当：基板的选择不当，导致基板与芯片、封装体之间的热膨胀系数不匹配，产生热应力。

【热可靠性研究方法】针对BGA封装的热应力问题，热可靠性研究方法可以从以下几个方面展开：1.材料热膨胀系数匹配：在BGA封装过程中，材料热膨胀系数匹配关乎着封装体及器件的可靠性。

因此，应选用热膨胀系数相符合的材料进行封装。

2.合理选择退火温度：BGA封装中，退火温度应当根据材料的热膨胀系数选取适当的温度，并应尽量保证各部分材料的热膨胀系数一致，以减少热应力对器件的影响。

3.针对封装体的模型进行优化：对BGA封装的模型进行优化，以确定封装体的尺寸和材料，从而控制热应力的产生和传播，提高封装的可靠性。

三维叠层CSP/BGA封装的热分析与焊点可靠性分析的开题报告一、研究背景随着电子封装技术的不断发展，三维叠层CSP/BGA封装成为电子封装的趋势之一。

三维叠层CSP/BGA封装具有尺寸小、重量轻、高集成度、高可靠性等优点，被广泛应用于手机、电脑、智能家居等电子产品中。

然而，由于其内部组件密度高、热量集中、焊接强度难以保障等问题，三维叠层CSP/BGA封装在工作过程中存在着热失配、焊点开裂、老化降解等问题，严重影响着其可靠性与性能。

二、研究内容针对三维叠层CSP/BGA封装的热失配、焊点可靠性等问题，本研究拟进行以下研究内容：1、三维叠层CSP/BGA封装的热分析。

通过有限元仿真等方法，对三维叠层CSP/BGA封装中的热传导、传递、散热等问题进行分析。

2、三维叠层CSP/BGA封装的焊点可靠性分析。

利用非析出强化钎料（SAC）等现代焊接材料，对三维叠层CSP/BGA封装的焊接工艺进行改进，提高焊点的可靠性与耐久性。

3、三维叠层CSP/BGA封装的寿命评估。

通过实验方法对三维叠层CSP/BGA封装的寿命进行评估，检测其在高温、高湿、低温等环境中的老化情况，分析其寿命曲线，并提出改进措施，以提高其寿命与可靠性。

三、研究意义1、为三维叠层CSP/BGA封装的热失配、焊点可靠性等问题提出解决方案，可提高其可靠性与性能，推动电子封装技术的进一步发展。

2、为电子产品的质量、性能提供保障，提高其市场竞争力。

3、为相关厂家提供技术支持，促进电子封装行业技术的进步。

四、研究计划第一年：对三维叠层CSP/BGA封装进行热分析，建立有限元模型，分析其热传导、传递、散热等问题，优化其散热结构。

第二年：改进三维叠层CSP/BGA封装的焊接工艺，提高焊点的可靠性与耐久性，开展其力学性能测试。

第三年：对三维叠层CSP/BGA封装的寿命进行评估，分析其寿命曲线，提出改进措施，为电子产品的生产提供参考。

第四年：撰写论文，发表学术论文，申请专利。

以硅通孔为核心的集成电路三维封装技术及应用1.引言1.1 概述在本篇长文中，我们将重点探讨以硅通孔为核心的集成电路三维封装技术及其应用。

集成电路作为现代电子技术的基石，其不断的发展和进步已经推动了信息技术的革新和突破。

然而，传统的二维封装技术已经无法满足日益增长的电子产品对于更高性能和更小尺寸的需求。

硅通孔作为一种新型的封装技术，不仅具有较传统封装技术更高的集成度，而且还能有效解决电子设备在高功率和高频环境下的散热和干扰问题。

硅通孔就是通过在硅片上打洞，并填充导电材料，实现电气和热气的通信。

相比于传统的封装技术，硅通孔能够在垂直方向上实现不同功能的组合，大大提高了电路的集成度和性能。

本文主要将从硅通孔的概念和原理以及制备方法和技术两个方面进行详细介绍。

首先，我们将深入探讨硅通孔的概念和原理，包括硅通孔的结构特点、基本原理以及工作原理。

其次，我们将详细介绍硅通孔的制备方法和技术，包括光刻、湿法刻蚀、电解刻蚀等方法。

通过对这些方法的比较和分析，我们将为读者提供选择合适制备方法的依据。

最后，我们将总结硅通孔集成电路封装技术的优势和应用前景。

在结论部分，我们将重点分析硅通孔集成电路封装技术相比传统封装技术的优势，如更高的集成度、更好的散热性能等。

此外，我们还将展望硅通孔集成电路封装技术的应用前景，包括在电子消费品、通信设备、航空航天等领域的广泛应用。

通过本文的详细阐述，相信读者们将能够更全面地了解以硅通孔为核心的集成电路三维封装技术及其应用。

同时，本文也将为相关领域的研究人员和工程师提供一定的借鉴和参考，推动这一新兴封装技术的发展和应用。

1.2文章结构本文将以硅通孔为核心，探讨集成电路三维封装技术及其应用。

文章分为引言、正文和结论三个部分。

引言部分概述了本文的主题内容，即以硅通孔为核心的集成电路三维封装技术及应用。

本文将介绍硅通孔的概念和原理，以及制备方法和技术。

正文部分将着重介绍硅通孔的概念和原理。

首先，我们将解释什么是硅通孔，以及它在集成电路封装中起到的作用。

硅通孔（TSV）电学传输特性分析与优化硅通孔（TSV）电学传输特性分析与优化摘要：硅通孔（TSV）是一种用于芯片内部互联的三维封装技术。

本文通过对TSV电学传输特性的分析与优化，探讨了TSV的制备工艺对其性能的影响，并提出了一些优化措施。

1. 引言随着芯片尺寸的不断减小和集成度的不断提高，二维封装方式逐渐不能满足芯片内部大规模互联的需求。

硅通孔（TSV）作为一种三维封装技术，能够实现芯片内部的垂直互联，为芯片的高集成度提供可能。

TSV的电学传输特性的分析与优化对于实现高性能的三维封装至关重要。

2. TSV的制备工艺TSV的制备通常包括刻蚀、填充和研磨等步骤。

刻蚀是将硅衬底上的孔洞形成的过程，可以采用干法或湿法刻蚀。

填充是将导电材料填充到TSV中，常用的填充材料有铜、银等。

研磨是将填充材料的余量删减至需要的高度，以便与芯片的上下层相连接。

制备工艺的参数设置和优化对于TSV的电学传输特性具有重要影响。

3. TSV的电学传输特性分析TSV的电学传输特性可以通过测试TSV的电阻和电容来进行分析。

电阻是TSV的主要电学性能指标之一，影响着信号传输的速度和功耗。

电阻的大小与TSV的尺寸、填充材料和制备工艺等因素有关。

电容是TSV的另一个重要性能指标，反映了TSV 的电荷传输能力。

电容的大小与TSV的尺寸、绝缘层的厚度等因素相关。

4. TSV的电学传输特性优化为了优化TSV的电学传输特性，可以采取以下措施：4.1 优化制备工艺参数制备工艺参数的优化对于TSV的电学性能具有重要影响。

如刻蚀参数的优化可以改善TSV的表面平整度，减小接触电阻。

填充材料的选择和填充参数的优化可以改善TSV的导电性能。

研磨参数的优化可以减小TSV的表面粗糙度，降低剩余电阻。

4.2 优化填充材料填充材料的选择对TSV的电阻有着重要影响。

铜是一种常用的填充材料，具有较低的电阻和较高的导电性能。

然而，铜容易产生应力，导致TSV的可靠性下降。

基于硅通孔技术的三维集成电路设计与分析基于硅通孔技术的三维集成电路设计与分析引言：随着电子技术的不断发展，集成电路的尺寸越来越小，功能也越来越强大。

然而，如何在有限的空间内实现更多的功能成为一项挑战。

三维集成电路（3D-IC）技术应运而生，通过将多个硅片堆叠在一起，实现了电路的空间立体化布局，进一步提升了集成电路的密度和性能。

一、硅通孔技术的原理与特点硅通孔技术是实现三维集成电路的关键技术之一，它通过在硅片上开孔，并在通孔中填充金属导线，实现不同层之间的电连接。

硅通孔技术具有以下特点：1. 提供高密度的电连接：硅通孔技术可以在硅片的不同层之间实现电连接，比传统的金属线连接方式更加紧凑，从而提供了更高的集成度。

2. 低电阻、低电感：由于硅通孔技术中的金属导线直接穿过硅片，电阻和电感都相对较低，减少了信号传输时的损耗。

3. 改善热管理：硅通孔技术可以在不同硅片之间传导热量，改善了集成电路的热管理能力，降低了温度的集中度，提高了电路的可靠性。

二、三维集成电路设计与分析的挑战尽管三维集成电路技术带来了很多优势，但也面临着一些挑战：1. 设计复杂性：三维集成电路中存在多个硅片之间的复杂电连接关系，设计师需要考虑信号传输的路径规划，电磁干扰的问题，以及热管理等方面的设计难题。

2. 热耦合效应：三维集成电路中由于大量的硅通孔，导致硅片之间的热耦合效应，可能引起温度不均匀分布，进而影响电路性能和可靠性。

3. 测试和封装难题：三维集成电路的测试和封装也面临着挑战，如如何对多层硅片进行测试，如何实现层与层之间的封装等。

三、三维集成电路设计与分析的方法与实践为了克服三维集成电路设计与分析中的挑战，设计师需要采用一系列的方法与实践：1. 电连接规划：根据硅通孔的位置和设计需求，合理规划电连接路径，同时避免信号干扰。

2. 热设计与管理：通过优化硅片的布局、通孔的分布以及导热层的设计，实现热管理，提高电路的可靠性。

3. 电磁兼容性分析：通过仿真工具对电磁兼容性进行分析，提前发现潜在的干扰问题，改进设计。

收稿日期:2016-12-14 网络出版时间:2017-05-24基金项目:国家自然科学基金资助项目(61574106,61574104);国家部委基金资助项目(9140A 23060115D Z 01062);陕西省科技统筹创新工程计划资助项目(2015K T C Q 01-5)作者简介:董 刚(1978-),男,教授,E -m a i l :g d o n g @m a i l .x i d i a n .e d u .c n .网络出版地址:h t t p://k n s .c n k i .n e t /k c m s /d e t a i l /61.1076.T N.20170523.2046.028.h t m l d o i :10.3969/j.i s s n .1001-2400.2017.06.014硅通孔热应力导致器件迁移率变化分析董 刚,姚奕彤,刘 荡,杨银堂(西安电子科技大学微电子学院,陕西西安710071)摘要:针对硅通孔热应力导致的沿不同晶向放置的器件迁移率变化进行了讨论.依据弹性理论,铜和硅衬底之间的热膨胀系数失配能够产生硅通孔热应力,考虑压阻效应,热应力将导致载流子迁移率的变化.因此,文中首先依据平面应变理论,建立了硅通孔热应力的紧凑解析模型;接着利用M a t l a b 仿真,分别得出了硅通孔热应力对沟道方向沿[100]和[110]的载流子迁移率的影响,并考虑到可靠性,定义了阻止区;最后,得出了[100]晶向和[-110]晶向应分别作为N 沟道金属氧化物半导体器件和P 沟道金属氧化物半导体器件的优先选择的结论.关键词:硅通孔;热应力;迁移率;阻止区中图分类号:T N 401;O 343.6 文献标识码:A 文章编号:1001-2400(2017)06-0075-04A n a l y s i s o f t h r o u g h s i l i c o nv i a t h e r m a l s t r e s s i n d u c e d d e v i c em o b i l i t y va r i a t i o n s D O N GG a n g ,Y A OY i t o n g ,L I U D a n g ,Y A N GY i n t a n g (S c h o o l o fM i c r o e l e c t r o n i c s ,X i d i a nU n i v .,X i a n710071,C h i n a )A b s t r a c t : T h i s p a p e r s t u d i e s t h em o b i l i t y v a r i a t i o n s o f t h e d e v i c e s p l a c e d i n d i f f e r e n t c r ys t a l o r i e n t a t i o n s i n d u c e d b y t h e t h r o u g h s i l i c o n v i a t h e r m a l s t r e s s .A c c o r d i n g t o t h e e l a s t i c i t y t h e o r y ,t h em i s m a t c ho f t h e r m a l e x pa n s i o n c o e f f i c i e n t sb e t w e e nc o p p e r a nd s i l i c o n s u b s t r a te c a n i n d u c e t h e t h r o u g h s i l i c o n v i a t h e r m a l s t r e s s ,w h i c hm a y c a u s e c a r r i e rm o b i l i t y v a r i a t i o n s d u e t o t h e p i e z o r e s i s t i v e ef f e c t .I n t h i s p a p e r ,a c o m p a c t a n a l y t i c a lm o d e l o f t h e t h r o u gh s i l i c o n v i a t h e r m a l s t r e s s i s g i v e nb a s e do n t h e p l a n a r s t r a i n t h e o r y .T h e n t h e i m p a c t so f t h e t h r o u g hs i l i c o nv i a t h e r m a l s t r e s s o n c a r r i e rm o b i l i t y a r e p r e s e n t e db y u s i n g M a t l a bw i t h t h e c h a n n e l d i r e c t i o n a l o n g [100]a n d [110],r e s p e c t i v e l y .A n d t h eK e e p O f fZ o n e i sd e f i n e d f o r c o n s i d e r i n g t h e r e l i a b i l i t y o f t h ed e v i c e .F i n a l l y ,w ed r a wa c o n c l u s i o n t h a t t h e [100]c r y s t a l o r i e n t a t i o n a n d t h e [-110]c r y s t a l o r i e n t a t i o n s h o u l db e p r e f e r r e da s t h eN M O S d e v i c e a n d t h eP M O Sd e v i c e ,r e s p e c t i v e l y .K e y W o r d s : t h r o u g hs i l i c o nv i a ;t h e r m a l s t r e s s ;m o b i l i t y ;k e e p o f f z o n e 随着器件尺寸越接近物理极限,芯片集成度继续增加变得越来越困难.基于硅通孔(T h r o u ghS i l i c o n V i a ,T S V )的三维集成电路技术由于其能提供更好电性能㊁更低功耗和更小尺寸,已经成为进一步实现高密度集成的有效方法[1].T S V 提供晶圆间的垂直互连,是三维集成中的重要结构[2].然而,这一技术仍存在诸多挑战.无论是先通孔法还是后通孔制造工艺,由于T S V 电镀和退火时的温度显著高于其工作温度[3],铜T S V 和硅衬底间的热膨胀系数失配将导致在硅衬底中产生热应力.一方面,三维互连中将产生如界面分层等可靠性问题[4];另一方面,热效应能够改变载流子的迁移率[5-6].尤其当处于关键路径上的单元在T S V 热应力下时序性能恶化,将影响芯片的时序性能[7],甚至可能导致时序违例.已有的一些研究工作利用有限元分析来得到T S V 热2017年12月第44卷 第6期 西安电子科技大学学报(自然科学版)J O UR N A L O F X I D I A N U N I V E R S I T Y D e c .2017V o l .44 N o .6h t t p ://w w w.x d x b .n e t应力分布[8-9],但这一方法需要耗费庞大的计算资源和内存,并不适于大规模集成电路设计.文献[10-12]中仅给出了沟道沿[110]晶向的载流子迁移率变化,而忽略了沟道沿[100]晶向的情况.除此之外,一些基于T S V 热应力对器件放置方式的研究已经完成,然而忽略了芯片的时序性能也由三维集成电路中的器件放置方式决定.首先,文中依据平面应变理论提出了具有高精度的T S V 热应力解析模型;接着通过M a t l a b 仿真,给出统一坐标系下沟道沿[100]和[110]晶向的热应力导致的器件载流子迁移率变化,并给出最合理的器件放置方式以维持芯片的时序性能.1 T S V 热应力模型笔者在平面应变理论的基础上提出了一种T S V 热应力的紧凑解析模型,相比广泛采用的拉梅应力模型[13]更加精确.拉梅应力模型仅考虑了铜T S V 和硅衬底存在的情况,而文中采用的模型增加了对阻挡层和绝缘层的讨论.文献[14]验证了该解析模型的正确性,这里不再重复.T S V 热应力属平面轴对称问题,位移主要发生在径向,应力方程可表示为εr =d u r (r )d r , εθ=u r (r )r,(1)其中,εr 和εθ是径向应变和环向应变,ur (r )是没有施加热负载的径向位移,r 是距离T S V 中心的距离.同时,径向应力σr 和环向应力σθ主要由r 决定.因此,力的平衡微分方程得以简化,其结果为d σr d r +(σr -σθ)r =0 .(2) 依据状态方程[14],应力与应变间的关系可表示为σr =E (1-ν)(1+ν)(1-2ν)εr +ν1-νεθ-1+ν1-ναΔéëêùûúT ,(3)σθ=E (1-ν)(1+ν)(1-2ν)εθ+ν1-νεr -1+ν1-ναΔéëêêùûúúT ,(4)其中,E ㊁ν和α分别是杨氏模量㊁泊松比和热膨胀系数.将几何方程和状态方程代入力的平衡微分方程,可得如下微分方程:r 2d 2u r (r )d r 2+r d u r (r )d r -u r (r )=0 .(5)解方程得u r (r )=c 1r +c 2r ,(6)其中,c 1和c 2是由边界条件中不同材料界面上径向应力和位移的连续性得出的常数.给u r (r )添加热负载,由于位移的线性叠加原理,带热负载的径向位移可表示为u (r )=u r (r )+αΔT r =c 1r +c 2r +αΔT r .(7) 在文中,采用N C S U45n m 工艺.参考实际工艺数据[15],选取T S V 半径和绝缘层厚度分别为5μm 和100n m.除此之外,假设T S V 中心处的径向位移为零,距离T S V 无穷远处应力为零.至此,可以给出用于硅衬底中热应力分布的完整边界条件.假定T S V 结构的退火温度为275ħ,并被冷却至25ħ,因此这里有ΔT =-250ħ的温度差[16].表1 沿[100]晶向的压阻系数T P a -1衬底π11π12π44N 型-1022534-136P 型66-111381依据压阻效应[17],压阻材料电阻张量的分量随着施加的机械应力的改变而改变,对于硅材料亦是如此.T S V 热应力导致载流子迁移率的变化量[18]可表示为-Δμμ=[π11σx x +π12σy y ]c o s 2ϕ+[π12σx x +π11σy y ]s i n 2ϕ+π44σx y s i n (2ϕ) ,(8)其中,π11㊁π12和π44是列于表1的沿[100]晶向的压阻系数,σx x 和σy y 是笛卡尔坐标系下的应力张量,ϕ是X轴和器件沟道方向的夹角.2 T S V 阵列的热应力及其阻止区域考虑到[100]和[110]晶向是半导体行业最常使用的两个晶向[13],以下将分别给出器件沟道沿[100]和67 西安电子科技大学学报(自然科学版) 第44卷h t t p ://w w w.x d x b .n e t[110]晶向下的载流子迁移率的变化分析.定义阻止区(K e e p O f fZ o n e ,K O Z )为迁移率变化量超过10%的区域,K O Z 的尺寸被定义为K O Z 轮廓上的最远点到T S V 边沿的距离.2.1 器件沟道沿[100]晶向的载流子迁移率变化对于沿[100]晶向的沟道,ϕ=0,式(8)可转化为-Δμμ=π11σx x +π12σy y .(9)如图1所示,当器件沟道沿[100]晶向时,电子迁移率的变化量很大,甚至超过了50%,空穴由于变化量小于3%,可以忽略而未示出.图2是电子迁移率的K O Z 图.可以看出,K O Z 的轮廓类似于十字形花瓣,是轴向对称的.这里K O Z 尺寸为6.8μm.图1 器件沟道沿[100]晶向的电子迁移率变化图图2 器件沟道沿[100]晶向电子迁移率变化的K O Z 图2.2 [100]沟道器件沿不同晶向放置时迁移率的变化分析基于前面得到的器件沟道沿[100]晶向的迁移率变化,可得出最合理的器件放置方式.考虑到迁移率变化的对称性,这里仅讨论一些主要的晶向,即[100]晶向㊁[110]晶向㊁[010]晶向和[-110]晶向.图3是[100] 图3 [100]晶向沟道的器件沿不同晶向放置的迁移率变化量曲线晶向沟道的器件沿不同晶向放置的迁移率变化曲线.对P 沟道金属氧化物半导体(P -c h a n n e l M e t a l O x i d e S e m i c o n d u c t o r ,P MO S )器件,空穴迁移率变化量很小,可以被忽略,所以不再需要进一步分析器件的放置方式.但对于N 沟道金属氧化物半导体(N -c h a n n e l M e t a lO x i d eS e m i c o n d u c t o r ,NMO S )器件,如上述所说,T S V 热应力对电子迁移率有很大影响,所以必须关注NMO S 器件的放置方式.[100]晶向应作为NMO S 器件的优先选择,因为在该晶向上电子迁移率增快可提升芯片的时序性能.NMO S 器件也可放置在[110]晶向和[-110]晶向上,此时这两个晶向上由于电子迁移率保持不变,使得芯片的时序性能将不受热应力影响.但如果选择[010]晶向放置器件,NMO S 器件将被放置在距离T S V 边沿6.8μm (K O Zs i z e )远的位置,以避免芯片时序性能的下降.2.3 器件沟道沿[110]晶向的载流子迁移率变化对于[110]沟道,ϕ=π/4,式(8)可转化为-Δμμ=π44σx y .(10)图4 器件沟道沿[110]晶向的空穴迁移率变化图图5 器件沟道沿[110]晶向空穴迁移率变化的K O Z 图如图4所示,当器件沟道沿[110]晶向时,空穴迁移率的变化量很大,甚至超过了40%,电子由于变化77第6期 董 刚等:硅通孔热应力导致器件迁移率变化分析h t t p ://w w w.x d x b .n e t量小于5%可以忽略而未示出.图5是空穴迁移率的K O Z 图.可以看出,K O Z 的轮廓类似于十字形花瓣,是轴向对称的.这里K O Z 尺寸为4.1μm.2.4 [110]沟道器件沿不同晶向放置时迁移率的变化分析基于前面得到的器件沟道沿[110]晶向的迁移率变化,可得出最合理的器件放置方式.类似于2.2节,考虑到迁移率变化的对称性,这里仅讨论一些主要的晶向,即[100]晶向㊁[110]晶向㊁[010]晶向和[-110]晶 图6 [110]晶向沟道的器件沿不同晶向放置的迁移率变化量曲线向.图6是[110]晶向沟道器件沿不同晶向放置的迁移率变化曲线.类似于[100]晶向的情况,这里仅讨论P MO S 器件.[-110]晶向应作为P MO S 器件的优先选择,因为在该晶向上空穴迁移率增快可提升芯片的时序性能.P MO S 器件也可放置在[100]晶向和[010]晶向上,此时这两个晶向由于空穴迁移率保持不变,使得芯片的时序性能将不受热应力影响.但如果选择[110]晶向为沟道方向,P MO S 器件将被放置在距离T S V 边沿4.1μm (K O Zs i z e )远的位置,以避免芯片时序性能的下降.3 结束语文中基于T S V 热应力,给出了器件沟道沿不同晶向的载流子迁移率变化.如上述所说,[100]晶向和[-110]晶向应分别作为NMO S 器件和P MO S 器件的优先选择,因为在该晶向上载流子迁移率的增快可提升芯片的时序性能.同时出于迁移率的负面变化考虑,应避免NMO S 器件被放置在[010]晶向以及P MO S 器件被放置在[110]晶向.以上针对热应力影响迁移率变化的分析,在工艺加工中有实际参考价值和意义.参考文献:[1]陈鹏飞,宿磊,独莉,等.T S V 三维集成的缺陷检测技术[J 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d R e l i a b i l i t y f o r 3DI n t e r c o n n e c t s [J ].I n t e r n a t i o n a l S y m p o s i u mo n M i c r o e l e c t r o n i c s ,2016(1):000160-000164.[5]S P R O C HJD,MO R O ZV,X U X,e t a l .P l a c i n g T r a n s i s t o r s i nP r o x i m i t y t o t h r o u g h -s i l i c o nV i a s :U S P8661387[P ].2014-02-25.[6]Z HU Y,G HO S H K,L IH Y,e t a l .O n t h eO r i g i n s o fN e a r -s u r f a c e S t r e s s e s i nS i l i c o n a r o u n dC u -f i l l e d a n dC N T -f i l l e d t h r o ug hS i l i c o nV i a s [J ].S e m i c o n d u c t o r S c i e n c e a n dT e ch n o l o g y ,2016,31(5):055008.[7]W e s t J ,C h o iYS ,V a r t u li C .P r a c t i c a l I m p l i c a t i o n s o f v i a -m i d d l eC uT S V -i n d u c e dS t r e s s i n a 28n m C MO ST e c h n o l o g y f o rW i d e -I O L o g i c -m e m o r y I n t e r c o n n e c t [C ]//P r o c e e d i n g so f t h eS y m p o s i u mo nV L S IT e c h n o l o g y .P i s c a t a w a y :I E E E ,2012:101-102.[8]F E N G W,B U IT T,WA T A N A B E N,e ta l .F a b r i c a t i o na n dS t r e s s A n a l y s i so fA n n u l a r -t r e n c h -i s o l a t e d T S V [J ].M i c r o e l e c t r o n i c sR e l i a b i l i t y ,2016,63:142-147.[9]H S I E H C C ,C H I U T C .A n a l y s i so fC a r r i e r M o b i l i t y C h a n g e i nS i l i c o nI n v e r s i o nL a y e rD u et ot h r o u g h -s i l i c o nv i a T h e r m a l S t r e s s [C ]//P r o c e e d i n g so ft h eI n t e r n a t i o n a l M i c r o s y s t e m s ,P a c k a g i n g ,A s s e m b l y a n d C i r c u i t s T e c h n o l o g y C o n f e r e n c e .P i s c a t a w a y :I E E E ,2012:351-354.[10]MA R E L L ASK,K UMA RSV,S A P A T N E K A RSS .A H o l i s t i cA n a l y s i s o fC i r c u i tT i m i n g Va r i a t i o n s i n 3D -I C sw i t h T h e r m a la n d T S V -i n d u c e d S t r e s s C o n s i d e r a t i o n s [C ]//P r o c e e d i n gso ft h eI E E E /A C M I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n C o m p u t e r -a i d e dD e s i g n ,D i g e s t o fT e c h n i c a l P a p e r s .P i s c a t a w a y :I E E E ,2012:317-324.(下转第98页)87 西安电子科技大学学报(自然科学版) 第44卷收稿日期:2016-12-12 网络出版时间:2017-05-24基金项目:国家自然科学基金资助项目(61572083);陕西省自然科学基金资助项目(2015J Q 6230);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(310824152009)作者简介:崔 华(1977-),女,教授,博士,E -m a i l :h u a c u i @c h d .e d u .c n .网络出版地址:h t t p ://k n s .c n k i .n e t /k c m s /d e t a i l /61.1076.T N.20170523.2046.030.h t m l d o i :10.3969/j.i s s n .1001-2400.2017.06.015利用F C M 对静态图像进行交通状态识别崔 华,袁 超,魏泽发,李盼侬,宋鑫鑫,纪 宇,刘云飞(长安大学信息工程学院,陕西西安710064)摘要:对交通状态进行准确识别可以主动预警将要进入本路段的驾驶员避开拥堵,以免加重拥堵程度,同时也是科学制定主动交通管理决策的基础,有利于及时疏导拥堵,提高道路运行效率,节能减排.首先从交通监控视频中采集图像,标注道路为兴趣区,并对道路图像做角度和尺度的归一化处理;然后提取兴趣区图像的平均梯度㊁角点个数和长边缘比例3个特征;最后,利用模糊C 均值聚类算法将图片所呈现的交通状态分为畅通和拥堵两种状态.实验结果表明,文中算法可以有效识别图像中的交通状态,正确率达到了94%以上,而且较基于视频的交通状态识别方法,该方法也大大降低了实现成本.关键词:交通状态识别;交通图像;模糊C 均值聚类;角点个数;长边缘比例中图分类号:T P 391.41 文献标识码:A 文章编号:1001-2400(2017)06-0079-06T r a f f i c s t a t e r e c o g n i t i o nu s i n g s t a t i c i m a ge s a n dF C M C U IH u a ,Y U A N C h a o ,WE IZ ef a ,L IP a n n o ng ,S O N GX i n x i n ,J IY u ,L I UY u n f e i (S c h o o l o f I n f o r m a t i o nE n g i n e e r i n g ,C h a n ga nU n i v .,X i a n ,C h i n a )Ab s t r ac t : A c c u r a t er e c o g n i t i o no ft h et r a f f i cc o nd i t i o nc a n p r o a c t i ve l y a l e r td r i v e r s w h o w i l le n t e rt h e c o n g e s t e d r o a d t o a v o i d c o n g e s t i o n ,s o t h a t t h e d e g r e e of c o n ge s t i o nw i l l n o t b e i n c r e a s e d .A n d i t i s a l s o t h e b a s i s t o m a k es c i e n t if i cd e c i s i o no na c t i v et r a f f i c m a n ag e m e n t s ,a n dc o n d u c i v et oa l l e v i a t ec o n g e s t i o n ,i m p r o v e th e t r a f fi c e f f i c i e n c y ,s a v e e n e r g y a n d r e d u c e e m i s s i o n .I n t h i s p a pe r ,t h e t r af f i c s u r v e i l l a n c e v i d e o s a r e s a m p l e d e v e r y t h r e em i n u t e s t ob u i l d s t a t i c i m ag e d a t a b a s e ,a n d th e r o a d a r e ai sm a r k e d a s t h e r e gi o n o f i n t e r e s t (R O I ),a n d t h e nR O I i m a g e s a r e n o r m a l i z e d i n t e r m s o f a n g l e a n d s c a l e .T h e t h r e e i m a g e f e a t u r e s i nR O I ,i .e .,a v e r a g e g r a d i e n t ,c o r n e ra n dl o n g e d g en u m b e r ,a r e t h e ne x t r a c t e d .F i n a l l y ,t h e f u z z y C-m e a n s c l u s t e r i n g(F C M )m e t h o di su s e dt oc l a s s i f y t h et r a f f i cc o n d i t i o ni n t ot w oc l a s s i f i c a t i o n s ,i .e .,f l o w i n g t r a f f i ca n dc o n g e s t i o n .E x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o w t h a tt h e p r o p o s e da l g o r i t h m c a ne f f e c t i v e l yi d e n t i f y t h e t r a f f i c c o n d i t i o n i n v o l v e d i n t h e i m a g eb y t h ea c c u r a c y o f 98%.M o r e o v e r ,c o m p a r e dw i t ht h e v i d e o -b a s e da p p r o ac h e s ,t h i sm e t h od g re a t l y r e d u c e s t h e i m p l e m e n t a t i o n c o s t .K e y Wo r d s : t r a f f i c c o n d i t i o n r e c o g n i t i o n ;t r a f f i c i m a g e ;f u z z y C -m e a n s c l u s t e r i n g ;c o r n e r ;l o n g e d g en u m b e r 随着我国经济的快速发展,私家车数量剧增,道路交通负荷日益增加,道路拥挤㊁行车困难现象非常严重,是大中城市所面临并亟待解决的问题.目前国内外对道路交通运行状态的研究主要依据固定检测器或移动型检测器获得的数据以及多源数据.利用固定检测器进行交通状态识别的技术包括磁频车辆检测技术[1]㊁波频车辆检测技术[2]和视频车辆检测技术[3],但固定检测器的铺设受人力㊁资金㊁环境等条件的约束较大;2017年12月第44卷 第6期 西安电子科技大学学报(自然科学版)J O UR N A L O F X I D I A N U N I V E R S I T Y D e c .2017V o l .44 N o .6。

三维堆叠封装硅通孔热机械可靠性分析
近年来,微电子行业快速发展,对于电子产品的封装要求也越来越高,就促使封装行业的关键技术获得进一步改进,其中硅通孔技术的出现将封装业带入了一个新的转折点,但是随着尺寸的微细化,硅通孔技术作为一项新的技术,也存在很多问题,考虑到封装的疲劳和失效,其中对于三维堆叠封装结构的热可靠性分析成为了该项技术发展的关键。

为了避免封装结构关键部位在热载荷的作用下发生热变形失效,本文进行了以下几个方面的研究。

首先,研究了电镀铜使用不同的材料属性参数,单个硅通孔在热冲击温度载荷下的热机械响应。

经过多次有限元分析,得出两者应力大小和分布的不同,总结应力大小分布发生的机理,进一步研究了结构参数对于单个硅通孔热机械可靠性的影响。

对比了相同结构参数下单个硅通孔在二维模型和三维模型下的分析结果。

经过多次建模分析,得出了在两种模型下,硅通孔的应力大小和分布的相同点和不同点。

其次,用解析法和数值方法联合研究二维俯视图和轴向图简化结构的适用范围,通过探究得出,芯片堆叠封装用二维轴向模型可以相对准确的反映堆叠芯片之间热应力的相互影响。

最后,建立了多层堆叠芯片的二维轴向简化模型,研究了其整体变形以及关键部位的应力分布和大小,并研究了结构参数,包括芯片中硅通孔直径、微焊点高度、中介层中硅通孔直径、中介层厚度和常规焊点高度对其热应力的影响曲线图。

通过本文研究,为硅通孔的设计提供科学的理论依据,对电子封装行业的发展具有深远的社会意义。