弹性半平面矩形夹杂基本单元解及其应用

工程材料中存在的夹杂通常会对基体材料的弹性场产生扰动,当夹杂位于表界面附近时,夹杂与表界面的相互作用往往导致问题的解析求解变得复杂、困难。推导了二维半平面基体中矩形夹杂所致位移和应力场的基本单元解,用于通过“离散-叠加”来求解半无限平面含任意形状夹杂的弹性场。与之相比,传统的有限元法需要在远大于夹杂尺寸的半无限大基体域上进行网格划分,并且需要在夹杂/基体界面处细化网格以满足计算精度要求。提出了半解析算法,基于矩形夹杂单元封闭解,只需对夹杂区域进行离散,可有效提高计算效率。以半平面基体中含正六边形和圆形夹杂为例,该方法与有限元软件得到的结果进行对比,验证了基于单元解的半解析数值算法的正确性与有效性。     

硅通孔内铜电沉积填充机理研究进展

上海交通大学多元兼容集成制造技术团队针对TSV互连的深孔填充电镀难题, 借助有限元软件和任意拉格朗日-欧拉算法, 完成了方程组的数值解算, 实现了TSV填充模式的数值仿真。利用有限元和任意拉格朗日-欧拉算法分析了盲孔的填充机制, 通孔的蝴蝶形式的电镀填充过程, 以及不同深宽比孔的同时填充模式,并利用仿真数据进行了样品的研制及参数优化。分析了电镀的电流密度和热处理温度对电镀填充TSV-Cu的力学属性的影响。通过原位压缩试验研究了电流密度对TSV-Cu的力学性能和显微组织的影响。利用单轴薄膜拉伸试验分析了热处理工艺对TSV-Cu材料属性的影响。结果表明, 随着热处理温度的升高, TSV-Cu的断裂强度和屈服强度明显下降, 杨氏模量呈波纹状变化但变化趋势缓慢。基于上述研究结果, 研究了热失配应力所导致的互连结构热变形机制, 通过自主搭建的原位测试系统,实时观测TSV-Cu随温度变化而产生的变形大小,以研究影响TSV-Cu互连热应力应变的规律。 结果表明, TSV-Cu 的热变形过程分为弹性变形阶段、类塑性强化阶段以及塑性变形阶段。