A型号硅橡胶粘接在镀Ni管壳侧壁后存在开裂情况, 包括初始加工后胶点开裂、经历单次清洗后开裂, 以及经历随机振动等可靠性试验后开裂, 这会导致连接失效等一系列可靠性问题。文章针对A型号硅橡胶在镀Ni管壳侧壁引线加固时出现开裂的问题, 进行了引线粘接极限破坏力理论计算、不同胶点直径和粘胶间距的仿真, 以及等离子清洗提升表面能等研究。研究结果表明, 优化引线粘接结构并对镀Ni管壳进行等离子体清洗可以明显提升A型号硅橡胶在镀Ni管壳侧壁粘接的可靠性。相关研究结果可以用于A型号硅橡胶实际生产。

针对采用10号钢为基材的K1-5型外壳的芯片裂纹问题, 对其共晶应力进行了仿真, 并尝试对工艺过程进行仿真优化。结果表明, 无论采用何种缓慢或快速的散热方式, 都不能从根本上改变10号钢与Si芯片因热膨胀系数的巨大差异而导致的热应力。通过比较三种不同的管壳材料可知, 以可伐材料为基体的K1-5管壳的共晶热应力最低, 为316 MPa, 而以10号钢为基体的热应力最高, 为19 800 MPa, 远远超出了硅芯片的极限断裂强度544 MPa。根据应力的基本理论, 可伐与Si芯片的热膨胀系数的差异最小, 无氧铜次之, 而10号钢为最大, 这也是以10号钢为基体的K1-5管壳在共晶时芯片开裂的根本原因。将管壳基材更换为可伐材料, 仿真分析和实际试验结果均证明该管壳能够有效解决芯片开裂的问题。

为了研究电容式MEMS微波功率传感器悬臂梁的非线性运动, 建立了MEMS悬臂梁在空间域上的弯曲特性模型, 综合考虑静电力、轴向应力以及残余应力对悬臂梁非线性运动的影响, 求解得到动力学微分方程。在此基础上研究在不同杨氏模量、驱动电压和残余应力下悬臂梁的弯曲特性, 解析得到对应的悬臂梁弯曲特性曲线与轴向应力曲线。使用有限元分析软件ANSYS对不同驱动电压下的悬臂梁下拉位移进行仿真, 并对仿真结果与解析结果进行比较。结果表明, 在驱动电压从10 V到20 V的变化过程中, 仿真结果与模型解析结果具有一致的趋势, 两者间的最大误差仅有8.81%。对电容式MEMS微波功率传感器的悬臂梁弯曲特性的研究具有一定的参考价值和指导意义。

提出了在屏蔽栅沟槽型MOSFET(SGT)的沟槽侧壁氧化层中形成浮动电极的结构, 通过改善电场分布, 优化了特征导通电阻与特征栅漏电容。在传统SGT结构的基础上, 仅通过增大外延层掺杂浓度, 改变浮动电极的长度和位置以及氧化层厚度, 最终得到击穿电压为141.1 V、特征导通电阻为55 mΩ·mm2、特征栅漏电容为4.72 pF·mm-2的浮动电极结构。与相同结构参数的SGT结构相比, 在击穿电压不变的条件下, 浮动电极结构的特征导通电阻降低了9.3%, Baliga优值提升了13%, 特征栅漏电容降低了28.4%。

无结纳米管场效应晶体管(JLNT-FET)和反转模式纳米管场效应晶体管(IMNT-FET)因具有较好的驱动能力和对短沟道效应 (SCE) 卓越的抑制能力而被关注, 自热效应 (SHE)作为影响其电热性能的关键问题而被广泛研究。文章基于TCAD数值仿真, 通过对环境温度(TA)、接触热阻(Rtc)以及侧墙长度(LS)对体传导的JLNT-FET和表面传导的IMNT-FET的最大晶格温度(TLmax)、最大载流子温度(TCmax)、漏极电流(IDS)和栅极泄漏电流(IG)等器件参数影响的分析, 对比研究了JLNT-FET和IMNT-FET中传导机制对电热特性的影响。结果表明, 较高的TA、较大的Rtc及较小的LS, 都会加剧器件的声子散射, 导致严重的SHE。同时, 由于传导机制的差异, 体传导受界面散射和声子散射影响较小, JLNT-FET具有更好的电热特性。

提出了一种适用于低电压工作的毫米波AlN/GaN MIS-HEMT器件, 开展了材料外延结构的设计, 在SiC衬底上生长了AlN/GaN外延材料。基于此材料开展了器件制作, 优化了高温快速退火工艺, 获得良好的欧姆接触电阻。对所制备的器件进行直流测试, 结果显示, 电流输出能力为2.4 A/mm, 跨导极值为518 mS/mm, 小信号ft达到85 GHz, fmax大于141 GHz。在5G毫米波段28 GHz频率点测试了大信号特性, 当VDS =3 V时, 输出功率密度为0.55 W/mm, 功率附加效率(PAE)为40.1%; 当VDS = 6 V时, 输出功率密度为1.6 W/mm, PAE达到47.8%。该器件具有低压毫米波应用的潜力。

电源管理芯片在电子设备系统中担负起对电能的变换、分配、检测及其他电能管理的职责, 最常见的结构是线性电源和开关电源。开关电源通过控制开关管开通和关断的时间, 维持稳定的输出电压, 以其高效率、小型化的特点而广泛应用于几乎所有的电子设备。工业控制系统、汽车电子等领域往往存在多个电压轨, 在不同工作阶段还存在输入电压瞬间大范围变换的情况, 这要求其具有高输入电压的同时, 还需要在一个较宽的输入范围内能够高效地给负载供电。文章围绕宽输入电压DC-DC的转换效率提升、快速响应技术及低EMI设计进行了综合阐述, 并分析了学术界和业界的一些最新进展。

设计了一种低功耗、宽电源电压范围的电机驱动器。通过采用高效率泵电路, 设计新型的电荷泵供电方式, 使得电机驱动电路能够实现宽电源电压范围和低功耗。该驱动器保证功率管在低压下仍具有较低的导通电阻和较大的输出驱动电流, 而在高压情况下功率管栅源不会被击穿。设计电荷泵时钟控制电路, 使得驱动器具有更低的功耗。基于SMIC 180 nm BCD工艺完成设计。仿真结果表明, 该电机驱动器的电机电源输入范围为0~15 V, 逻辑电源范围为1.8~5.5 V, 且静态功耗为284.5 μA。

设计了一种基于摆率增强的快速瞬态响应无片外电容LDO电路。其中, 误差放大器采用电流镜跨导结构, 降低了频率补偿的难度系数; 设计了一种可以为功率管栅极提供额外充放电电流的瞬态提升电路(TEC), 能快速响应负载的变化, 增大摆率, 有效提升了负载瞬态响应。仿真结果表明, 电路仅使用简单的密勒密勒补偿, 即可实现相位裕度在全负载范围内大于60°; 在0.5 μs的时间内, 负载在100 μA和100 mA之间发生跳变, 电路的下冲电压和过冲电压分别是69 mV和64 mV, 稳定时间分别是0.89 μs和0.86 μs。相较无TEC, 本文电路的下冲/过冲电压分别衰减73%和78%, 负载瞬态响应显著提升。

提出了一种具有较高增益和稳定性的片上低压差线性稳压器(LDO), 可为高速变化的逻辑和驱动电路提供快速响应的电压。该两级级联输出的LDO基于0.18 μm BCD工艺设计, 工作在9.5~15.5 V宽电源电压范围内, 并且具有较好的相位裕度、较高的响应速度以及较好的线性调整率, 能够满足芯片内部多个电源轨的供电需求。采用Cadence仿真并进行了流片试制, 仿真和测试结果表明, 该LDO主环路在全负载范围内具有较好的相位裕度, 输出电压纹波较小。在输入电压为9.5~15.5 V时, 两级LDO的输出电压分别稳定在4.53 V和1.80 V, 具有较好的线性调整率。LDO用于GaN驱动芯片时, 能稳定地为逻辑和驱动等模块提供电源电压。