Глава
Electro-Thermal Modeling of Trench-Isolated SiGe HBTs Using TCAD
В книге
Представлена методология и программное обеспечение для много уровневого теплового и электро-теплового проектирования электронных компонентов. Рассмотрены 2D и 3D конструкции 1) дискретных и интегральных полупроводниковых приборов, 2) монолитных и гибридных ИС, 3) многокристальных модулей и печатных плат. Дано сравнение с результатами экспериментальных исследований тепловых режимов всех упомянутых компонентов.
Представлены результаты экспериментального исследования термообработки базальтового картона с применением микроволнового излучения. Приведены зависимости изменения массы образцов картона в процессе его сушки. Показаны изменения распределения температуры на поверхности и внутри объёма образцов в зависимости от связующего вещества. Приведены рекомендации по улучшению параметров процесса.
Разработана математическая модель для расчета тепловых режимов сенсоров температуры интегральных схем. Проблема размещения сенсоров решается с помощью совместного решения уравнения теплопроводности и плотности тока. Показано, что необходимо учитывать паразитный эффект вытеснения эмиттерного тока и генерацию фотоЭДС, обусловленную наличием градиента температуры. (эффект Зеебека). С этой целью в модель введено специальное дифференциальное уравнение. Приведены примеры моделирования точечных и линейных температурных сенсоров для мощных биполярных транзисторов и ИС.
Представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований в области высокоэффективных микроволновых технологий термообработки листовых материалов с малыми диэлектрическими потерями. Для увеличения постоянной затухания амплитуды напряженности электрического поля в материале с малыми диэле ктрическими потерями в качестве нагревательных элементов использовались секции двумернопериодических замедляющих систем. Основой конструкции микроволнового устройства является модуль, состоящий из двух одинаковых по конструкции и параметрам секций устройства СВЧнагрева, расположенных одна над другой, а энергия электромагнитного поля распространяется по этим секциям во взаимно противоположных направлени ях. Между двумя секциями расположен обрабатываемый материал. Каждая секция устройства СВЧнагрева состоит из двумернопериодической замедляющей системы, которая с одной стороны согласована с источни ком СВЧэнергии, а с другой стороны — с водяной нагрузкой, в которой имеется датчик проходящей мощности для контроля технологического процесса. В качестве модели микроволнового устройства с обрабатываемым ма териалом использована нагруженная длинная линия с заданными граничными условиями. Для снижения уровня побочного излучения на входе и выходе обрабатываемого материала используются специальные конструкции фильтров, препятствующих выходу СВЧизлучения из работающей установки. Расхождение теоретических и экспериментальных характеристик распределения температуры в листовом материале (эбоните) с малыми диэ лектрическими потерями не превышает 4%, а отклонение температуры в материале от номинального значения температуры не превышает 7%. К материалам с малыми диэлектрическими потерями, в частности, относятся: полистирол, полипропилен и полиэтилен с различными наполнителями, например, в виде 10% сажи или других красителей, плексиглас, эбонит и другие пластические массы. Термообработка таких материалов газом или другими известными способами не приводит к равномерности нагрева по всему объему материала ввиду малой теплопроводности пластических масс и при последующих операциях, таких как прессование или штамповка, возникают растрескивание или другие нежелательные дефекты.
Рассмотрены вопросы создания равномерного распределения температуры в объемном материале, находящемся в СВЧ-устройстве лучевого типа. Представлены результаты экспериментальных исследований распределения температуры в зависимости от типа антенны, обеспечивающей перпендикулярное или параллельное направление силовых линий вектора напряженности электрического поля относительно поверхности материала. Показано, что разброс температуры составляет не более 5 °С при нагреве материала до 80 °С.