基于硅通孔(TSV)技术, 提出了应用于三维集成电路的三维螺旋电感。在实际应用中, TSV电感存在电场、温度场和力场之间的相互耦合, 最终会影响TSV电感的实际电学性能。考虑P型和N型两种硅衬底材料, 采用COMSOL仿真软件, 对TSV电感进行多物理场耦合研究。结果表明, 在P型硅衬底情况下, 多物理场耦合的影响更大, TSV电感的电感值和品质因数的变化率可达14.13%和5.91%。

基于构形理论和多物理场耦合数值计算方法,建立了自然对流条件下均匀产热的多芯片组件模型,给定印刷电路板面积和芯片总占地面积为约束条件,分别以最高温度、最大应力和最大形变为优化目标,以芯片个数及芯片长宽比为设计变量,研究了芯片布局演化对系统性能的影响。结果表明: 不同优化目标下,最优构形均为芯片长宽比为2.1的8芯片布局方式,多芯片组件的最高温度、最大应力和最大形变分别最多可降低16.5%,28.3%和26.9%。对芯片个数和芯片长宽比双自由度的优化效果要明显优于仅对芯片长宽比的单自由度优化。

针对微型器件封装对非接触式微胶量的需求, 研制了压电驱动微点胶器, 利用压电陶瓷管挤压毛细管产生的瞬时变形实现了微胶滴的分配。分析了毛细管内的流体行为及液滴形成条件; 基于多物理场耦合的方法, 建立了压电微喷的三设备(压电陶瓷、毛细管、胶体)耦合模型。然后, 讨论了驱动电压、喷嘴直径、胶体黏度对控制胶滴形成的影响。在构建的实验平台上, 开展了控制胶滴形成的实验研究。分析了多控制参数(喷嘴直径、胶体黏度、电压幅值、脉冲宽度)的复合作用, 通过匹配相应的参数实现了pL级微胶滴的非接触式分配。实验结果显示: 使用黏度为30 mPa·s胶体, 直径为10 μm的喷嘴, 在驱动电压幅值为50 V, 脉冲宽度为37 μs等参数配置下, 可获得最小胶滴的体积为8.31 pL。实验结果验证了所提出方法和研制工具的有效性。

基于电磁脉冲对半导体器件效应的电-热多物理场模型，利用Sentaurus-TCAD仿真器建立了PIN限幅器电磁脉冲效应数值模型，研究了不同峰值功率的电磁脉冲作用下限幅器的输入/输出特性,以及大功率电磁脉冲注入PIN器件热损伤阈值与脉冲宽度的关系。模拟与实验结果表明：基于器件热效应影响载流子输运过程的电-热多物理模场型，模拟限幅器在大功率电磁脉冲注入下输入/输出功率的结果与实验结果吻合较好；模拟大功率电磁脉冲注入PIN器件热损伤阈值与脉冲宽度的关系式，与Wunsch-Bell半经验关系式符合较好。