Thermosonic flip chip interconnection using electroplated copper column arrays

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THEORY OF DEFECTS IN CONDUCTING POLYMERS .2. APPLICATION TO POLYACETYLENE

We exploit the approach of a previous paper, based on self-consistent quantum-chemical molecular dynamics, to investigate the energetics and dynamics of excitations in conducting polymers. The predictions include the formation energies of solitons and polarons, the phenomenon of doping by alkali atoms, luminescence quenching in cis-polyacetylene, the soliton mobility in trans-polyacetylene and the non-existence of breathers in cis-polyacetylene

Thermal Aging Behavior of Fine Pitch Palladium Coated Silver (PCS) Ball Bonds on Al Metallization

The high price of Au has motivated many to look for alternative bonding wire materials in the field of microelectronics packaging. In the present study, the reliability performance of palladium coated silver (PCS) wire in high temperature storage test (HTST) is carried out using 18 μm diameter fine pitch PCS wire. Fine pitch ball bonds are made on Al metallization, with bonded ball diameter (BBD) of 32 ± 0.5 μm and ball height (BH) of 8 ± 0.5 μm. The aging temperature used in HTST is 170 °C and both shear and pull test are used to evaluate the aged ball bonds at regular time intervals. The shear force increases from 9.9 gf at 96 h to 12.5 gf at 192 h, and remains almost constant until 1344 h, and starts dropping gradually until 10.9 gf at 1848 h. The pad lift percentage recorded in pull test gradually drops from 90 % at 96 h to 20 % at 1008 h, and increases to 90 % at 1848 h. The chip side fractography after shear test indicates that the main failure modes are through pad at 96 h, through ball bond at 504 h, and half of both at 168 h, respectively. Cross-sectional images show that the thickness of the intermetallic compound (IMC) layer growth follows parabolic relationship and the rate constant is 0.10 ± 0.02 μm/h½. Gaps are observed along the periphery of the ball bond interface where no IMC is observed. The IMCs are located at the center of the ball bond interface, and the width is 16.0–19.3 μm at 96 h and 17.2–22.7 μm at 1344 h, respectively

Knowledge-based energy functions for computational studies of proteins

This chapter discusses theoretical framework and methods for developing knowledge-based potential functions essential for protein structure prediction, protein-protein interaction, and protein sequence design. We discuss in some details about the Miyazawa-Jernigan contact statistical potential, distance-dependent statistical potentials, as well as geometric statistical potentials. We also describe a geometric model for developing both linear and non-linear potential functions by optimization. Applications of knowledge-based potential functions in protein-decoy discrimination, in protein-protein interactions, and in protein design are then described. Several issues of knowledge-based potential functions are finally discussed.Comment: 57 pages, 6 figures. To be published in a book by Springe

Depolarization In Nanowires, Tribo–chemistry, And Negative Electrocaloric Effect

This thesis contains investigations about several technologically--important scientific problems: depolarization process in BaTiO$_3$ nanowires, tribopolymer formation on metal surfaces, and negative electrocaloric effect in prototype ferroelectrics. Spontaneous electric polarization makes perovskite--based oxides of great interest for application to nonvolatile memory devices. However, the polarization of ferroelectric materials may not be infinitely stable. For successful technology application, the depolarization processes of nanoscale ferroelectric oxides must be better understood. Here, we report a combined experimental and theoretical investigation of the depolarization process of single--crystalline BaTiO$_3$ nanowires. By building an Modified Schottky emission model, we explain the both temperature and nanowire thickness dependent polarization decay rates successfully. Besides, Micro--electro--mechanical system and nano--electro--mechanical system (MEMS and NEMS) transistors are considered promising for size--reducing and power--maximizing electronic devices. However, the tribopolymer which forms due to the mechanical load to the surface contacts affects the conductivity between the contacts dramatically. This is one of the challenging problems that prevent widespread practical use of these otherwise promising devices. Here, we use density functional theory (DFT) to investigate the mechanisms of tribopolymer formation, including normal mechanical loading, the catalytic effect, as well as the electrochemical effect of the metal contacts. Our study illustrates the underlying mechanisms of tribopolymer formation clearly, which has great significance in designing tribopolymerization--suppressing strategies. The last work is about electrocaloric effect. The electrocaloric effect (ECE) refers to the phenomenon in which the temperature of a material changes reversibly under the application and removal of electric field. Here, we point out that negative unusual electrocaloric effect (uECE) with a fast cooling rate ($\approx$10$^{11}$ K/s) can be achieved by driving solid crystals to a high--temperature phase with a properly designed electric field pulse. We acquire and analyze these results by clarifying the mechanism of ECE. Our work offers a more general framework to understand the ECE and highlights the opportunities of electric--field engineering for controlled design of fast and efficient cooling technology

Développement de procédés avancés d'encapsulation de composants microélectroniques basés sur les techniques de thermocompression

L'un des grands défis de la recherche et développement est d'optimiser l'ensemble du cycle de fabrication d'un produit microélectronique, depuis sa conception jusqu’à sa tenue mécanique en service. Un objectif essentiel des entreprises était de réduire le temps de cycles d’assemblage afin de minimiser les coûts de production. La phase d’assemblage des composants microélectroniques est l'une des étapes clé qui doit être bien optimisée afin d’atteindre l’objectif de minimisation du temps de cycle. La méthode d'assemblage traditionnelle des puces par refusion (en anglais mass reflow MR) convenait généralement à une fabrication à grand volume, en particulier pour des puces à pas standard d'environ 150 μm. Cependant, la forte demande du marché pour des interconnexions à pas plus fin, pour permettre un nombre d'entrée/sortie (Input/Output : I/O) plus élevé dans un facteur de forme plus petit, a entraîné une transition du processus de la liaison MR conventionnel à l'assemblage par thermocompression (en anglais ThermoCompression Bonding TCB). Bien que le procédé TCB offre un assemblage de plus grande précision et permet l'utilisation des pas d'interconnexion plus fins, il présente également de nouveaux défis. L'un des problèmes majeurs de l'assemblage TCB est qu'il s'agit d'un processus assez long, dans lequel chaque puce doit être passée indépendamment à travers un cycle TCB complet, incluant le chauffage, le maintien de la température et le refroidissement. Cela entraîne une diminution significative de la productivité par rapport au MR. Le débit de production peut être amélioré en réduisant le temps nécessaire pour atteindre les températures de processus requises. Cependant, des variations thermiques peuvent se produire aux interfaces de liaison, entraînant une mauvaise uniformité de température sur la surface de la puce et conduisant à des régions où le point de fusion de la brasure n'est pas atteint. Ainsi, il est extrêmement important de prévoir et contrôler la température réelle à l'interface de liaison afin d’obtenir une bonne uniformité thermique et des joints de brasure sans défaut. C'est dans cette perspective que s'inscrit les travaux menés dans la première partie de la thèse. Le premier objectif de cette étude était donc de déterminer la durée minimum de temps de chauffe nécessaire assurant une uniformité de température optimal et par conséquent des joints de brasure de bonne qualité. Pour atteindre cet objectif, il fallait alors proposer et valider une nouvelle méthodologie pour estimer la température d'interface lors d'un processus TCB. Une évaluation de l'influence de différentes vitesses de chauffe sur la distribution de température à travers la surface de la puce, ainsi que sur la qualité de liaison résultante, a été réalisée à l’aide d’un capteur de type RTD (). Les résultats ont montré que les défauts de brasure observés aux interfaces de liaison peuvent éventuellement être liés à une mauvaise uniformité de température, liée à des vitesses de chauffe élevées. Des variations thermiques acceptables ont été trouvées à une faible vitesse de chauffage de 80°C/s. Par conséquent, pour surmonter les températures de processus élevées et leurs effets néfastes sur la productivité, le développement d'une nouvelle méthode d’assemblage TCB à basse température devient primordiale. Le développement d’une nouvelle méthode de liaison par thermocompression à l'état solide détecteur de température résistif, Resistance Temperature Detector en anglais était donc notre second objectif dans cette étude. Cette méthode est basée sur la création d'une liaison mécanique temporaire initiale au début du processus de packaging (en utilisant une pression à une température inférieure au point de fusion de la brasure). Les joints de iv brasure seront entièrement refondus à la fin du processus de packaging, lorsque les billes de brasure BGA (ball-grid-array) seront brasées au substrat. Cette nouvelle méthode peut surmonter les limitations associées au processus TCB conventionnel, notamment la température élevée, le processus d'assemblage lent et les contraintes mécaniques élevées. Une investigation a été menée pour déterminer les conditions d'assemblage appropriées à appliquer pendant ce processus. Des investigations supplémentaires ont été également menées pour explorer le mécanisme d'assemblage responsable de l’assemblage mécanique temporaire. Les résultats préliminaires de cette méthode sont prometteurs, montrant des joints de brasure de bonne qualité formés en un temps d'assemblage très court (6 secondes) et à des températures bien inférieures au TCB conventionnel (200°C)

The validation and use of a predictive geometallurgical model in plant process design

Abstract. Geometallurgy is more often used for a concentrator plant design. Geometallurgy determines the metallurgical response of ore before the ore is feed to a plant. In a processing plant, the feed keeps changing due to the heterogeneity of ore deposits. There is ore variability in different parts of a deposit, so the optimum blending is critical to provide a constant feed. The study of different blends enables to predict the plant performance. The thesis’ main objective is to study the effect of ore variations and blends on flotation performance. The productivity of HSC Chemistry ®’s flowsheet simulation module for the prediction of flotation kinetics for blends, is studied. The second objective is the investigation of the effect of ore pre-sorting on flotation kinetics. This thesis work is conducted using four samples from Sotkamo Silver Oy: malmi, sorter feed, sorter product, and ore 60. The experimental part includes crushing, grinding, sample splitting, grinding calibration tests, flotation tests for each sample, simulation of flotation tests, blends preparation, blend flotation tests and simulation of blend flotation. In terms of grindability, the sorter feed and sorter product samples are similar. The specific grinding energy of the malmi is 10% less than the sorter feed and sorter product. Ore 60 is the softest in terms of grindability. Both galena and sphalerite in the Malmi sample are oxidized, while Ore 60 has oxidized more completely as compared to the malmi. Sorter product is least oxidized while sorter feed is slightly higher oxidized than sorter product. Sorter feed and sorter product are similar in terms of flotation kinetics, having similar recoveries. Malmi sample also has good recoveries of galena and dyscrasite. Ore 60 has the lowest recovery of galena and the highest recovery of pyrite. The flotation in ore 60 is complex due to oxidation and the presence of slimes. The experimental and simulated recoveries of blends are close to each other. The blend of malmi and sorter product resulted in higher experimental grades of valuable minerals and lower grades of gangue than the simulated grades. The blends of ore 60 with malmi and sorter product have a higher experimental grade of gangue and lower experimental grade of ore minerals than simulated grades. The predictivity of simulation is close to the experimental results; hence HSC’s simulation module tool is productive to predict the kinetics of blends