可延展柔性电子系统互连导线优化设计及建模

发布时间：2020-08-22 13:55

【摘要】：柔性电子器件突破了电子产品只能保持固定形状的局限,在可穿戴设备、生物、医疗、能源等领域的独特优势,使其逐渐成为了人们关注的焦点和研究热点。无机柔性电子系统中,岛-桥结构的可延展柔性互连导线承担了柔性电子系统的主要形变,对于无机柔性电子系统可延展性和柔韧性的实现具有重要作用,可延展柔性互连导线延展性的实现及增强是目前对于互连结构研究的主要内容。在形变过程中,柔性导线形状的变化导致其电学性能的变化,可能会引起电子系统信号完整性的问题。因此,对形变情况下可延展柔性互连导线的电学特性进行分析具有重要的理论和实际意义。本文通过可延展柔性电子设计平台进行仿真,分析了无机柔性互连导线的电学特性,并建立了针对可延展柔性互连导线的解析模型。本文针对可延展柔性互连结构的特点,通过仿真和解析模型对柔性导线的电学性能分析,为柔性电子的设计提供了一定理论参考,主要工作如下:(1)可延展柔性互连导线的寄生参数提取。建立可延展柔性互连导线仿真模型,对于不同形变情况下可延展柔性互连导线的寄生电阻、电感、电容等参数进行提取,分析频率升高引起的趋肤效应和形变导致电磁场分布变化等因素对寄生参数的影响。分析了柔性导线间耦合电感、耦合电容与导线间距、形变方式和程度等因素的关系。(2)可延展柔性互连导线的频域分析。对不同形变下可延展柔性导线的传输特性以及耦合柔性导线间的串扰情况进行了频域仿真。将通过等效电路得到的单根导线S参数结果与柔性电子设计平台中的仿真结果对比,S_(11)参数误差仅有3%,S_(21)参数误差小于7%。单根导线S参数模型较为精确地描述了柔性导线的传输特性。(3)可延展柔性互连导线的时域分析。在时域下分析耦合可延展互连导线之间的串扰,根据拉伸形变下的等效电路建立串扰模型,与仿真结果相比,模型计算结果的误差小于15%。单根导线阶跃响应延时模型能够对柔性导线的延时性能进行较为准确的描述。分析了可延展柔性导线在驱动-互连-负载结构中的延时情况,并建立了阶跃响应延时模型,模型计算结果与仿真结果对比,误差小于13%。拉伸形变串扰模型能够反映导线间的串扰随拉伸形变、导线间距、信号频率的变化情况。讨论耦合结构导线间串扰对延时的影响,分析串扰引起的时序问题。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN402

【参考文献】