Stress evaluation of Through-Silicon Vias using micro-infrared photoelasticity and finite element analysis

The Through-SiliconVias (TSV) is a key component of three dimensional electronic packaging. Obtaining its stresses is very important for evaluating its reliability. A micro-infrared photoelasticity system with a thermal loading function was built and applied to characterize the stresses of the TSV structure. Through testing it was found that the stress of each TSV is different even if their fabrication technology is exactly the same, that different TSVs obtain their stress free states at different elevated temperatures, and that their stress free states are maintained even when the temperature is further elevated. A finite element model was used to quantitatively determine the stresses of a TSV under different stress-free temperatures. Different virtual photoelasticity fringe patterns were then created based on the principle of photoelasticity and the simulated stresses. Comparing the virtual fringe patterns with the experimental pattern, an appropriate virtual photoelasticity fringe pattern and the corresponding stresses of TSV were determined     

纳米磁流体动态散斑干涉场的奇异场分布

通过对由纳米磁流体运动引起的双扫描激光散斑干涉光场及其变化做拉盖尔-高斯滤波下的傅里叶变换,获得动态散斑干涉图对应的光学涡旋分布及变化特征。分析认为,光学涡旋分布及变化对应着由纳米磁微粒及其团族的运动所引起的动态散斑变化。当纳米磁微粒聚集到分散的过程中,动态激光散斑光场的奇异场分布发生相应变化,说明了磁流体运动过程对应涡旋密度有先大后小,再由小变大的两个变化;并且光学涡旋密度高,对应较小颗粒的散斑场,磁流体处于稳态的状况;光学涡旋密度低,对应较大颗粒的散斑场,对应着磁流体激烈的运动。研究结果体现了奇异场分布变化和纳米磁流体动后趋稳的过程存在对应关系。     

二阶差分方程的奇性边值问题

主要采用上下解方法,研究了一类带有奇性的二阶差分方程的两点边值问题,给出了一系列正解的存在条件.     

物理老化无规聚苯乙烯屈服机理的研究

利用机械拉伸、示差扫描量热(DSC)以及溶剂溶胀等方法研究了物理老化后的无规聚苯乙烯(α-PS)的应力屈服行为,并从凝聚缠结的观点对实验结果进行了解释.实验结果表明,经物理老化后的α-PS在拉伸过程中出现应力屈服峰实质上是逐步打开凝聚缠结的过程.凝聚缠结是聚合物非晶相在物理老化过程中相邻的两三条链的局部链段由于范德华吸引力的作用形成的一种有序结构,其作用能很弱,升温至T_g附近,机械拉伸至屈服点以及溶胀剂都可将其完全破坏.     

黏弹性接触界面端附近的奇异应力场

研究蠕变加载条件下线黏弹性材料接触界面端附近的奇异应力场问题.考虑接触界面的摩擦,假设界面端的滑移方向不改变,相对滑移量微小,且其与位移同量级,由此线性化局部边界条件,根据对应原理得到Laplace变换域中的界面端应力场,导出时域中奇异应力场的卷积积分表达式.对卷积积分核函数进行数值反演,考虑接触材料的两类组合,一是持久模量具有量级上的差异,另一是持久模量接近相同.算例结果证实核函数可以用准弹性法求得的解析式较准确地近似.在此基础上,利用积分中值定理,并引入各应力分量的修正系数,得到黏弹性奇异应力场的简化式.结合核函数的数值反演结果分析修正系数表达式的取值范围,得到如下结论,若两相接触材料的持久模量相差很大,可以采用准弹性解的解析式较准确地描述界面端的奇异应力场;一般情况下,应力场不存在统一的奇异值和应力强度系数,当采用类似于准弹性解的表达式近似给出黏弹性应力场时,可以估计此近似描述的误差限.文中最后采用有限元分析黏弹性板端部嵌入部位的应力场,算例包括了黏弹性板与弹性金属支承、黏弹性板与黏弹性垫层所形成的滑移接触界面端,利用黏弹性有限元的数值结果验证理论分析所得结论的有效性.      

连续损伤力学基临界奇异指数与破坏时间预测

响应量在临近破坏时呈现出临界幂律奇异性加速特征,是一种被广泛证实的灾变破坏前兆,并被火山、滑坡和岩石破坏实验等后验预测结果证实为一种对破坏时间进行短临期预测的可行方法.但是,奇异性指数测量值的较大分散性导致了对其具体取值的争议和预测效果的不确定性.因此,理解奇异性指数取值特征及其内在物理控制因素,成为了一个核心问题.本文基于连续介质损伤力学和材料时间相关失效特征,构建了刻画损伤加速发展通向破坏过程的力学模型.导出了恒名义应力蠕变加载和控制名义应力随时间线性增大两种典型加载方式下,损伤和应变率加速发展通向破坏的临界幂律奇异性前兆特征.阐明了临界幂律奇异性指数取值依赖于材料损伤与承受真应力之间的非线性关系这一内在物理根源,表明了实际测量中奇异性指数的分散性不完全归结于测量数据误差,而是有着内在物理控制因素.针对破坏前奇异性指数的不确定性,建议了在未知奇异性指数条件下预测破坏时间的方法,并基于花岗岩脆性蠕变破坏实验进行了验证和说明.      

Isolated singularities of polyharmonic inequalities

We study nonnegative classical solutions u of the polyharmonic inequality

     

Complex Behaviors of a Simple Traffic Model

In this paper, we propose a modified traffic model in which a single car moves through a sequence of traffic lights controlled by a step function instead of a sine function. In contrast to the previous work [Phys. Rev. E 70 (2004)016107], we have investigated in detail the dependence of the behavior on four parameters, ω, α, η, and a1, and given three kinds of bifurcation diagrams, which show three kinds of complex behaviors. We have found that in this model there are chaotic and complex periodic motions, as well as special singularities. We have also analyzed the characteristic of the complex period motion and the essential feature of the singularity.     

限域量子态调控研究

电子、激子和声子等量子态在固体中的行为早已被人们所熟知. 然而,当体系的尺寸只有纳米量级的时候,已有的固体理论常常不能适用,需要新的低维物理理论的建立. 我们系统研究了低维体系限域量子态（包括电子、激子和声子）的行为对环境、应力、压力及光的响应和性质的调控. 较早认识到低维体系之显著的表面-体积比对量子态性质调控之有效性,系统地揭示了低维体系的一系列由表面和应力决定的新颖性质,证明了低维体系的表面和应力效应同量子限域效应同等重要. 本文概况了如下五个方面的结果：（1）一种使用应力效应调控电子能带结构的方法和（2）一种使用表面效应调控电子能带结构的方法（这两个方法都可将低维体系能带从间接能隙调控至直接能隙能带结构）;（3）一种低维体系表面掺杂方法,该方法将在低维体系掺杂中取代传统方法;（4）量子点表面诱导的光致异构现象;（5）基于表面自催化半导体低维结构的形成机理. 希望我们的研究工作有助于促进低维体系在光电子、纳电子、环境、能源、生物和医学等领域的应用.