文档介绍：哈尔滨工业大学
硕士学位论文
弹性薄膜裂纹分析
姓名:刘宝良
申请学位级别:硕士
专业:工程力学
指导教师:闫相桥
20050601
要摘展。∧ぜ际醵之间热膨胀系数的不同,而在薄膜中产生很大的残余应力,这就导致了薄膜产生裂纹。由于系统的可靠性经常依赖丁二装置中薄膜的断裂行为,这就要求我们对薄膜,基底结构的失效机理有~个很好的理解,刁可能设计出性能更下的薄膜裂纹问题的分析。在基于砺鄣幕∩希涯P图蛭F矫嬗变问题,并通过应用有限元分析程序评价了具有裂纹的薄膜一基底结构的断裂机理,得到了薄膜与基底不同的弹性错配及薄膜与基底的不同的厚度比率对薄膜裂纹的应力强度因予的影响。结果表明:】孀疟∧び牖缀穸缺率的减小,应力强度因子有很大幅度的提高,而当厚度比率约大于倍时,基底的厚度对薄膜裂纹的影响较小,可以忽略不计,从而可以看成薄膜来进行分析处理;对于/涂口/保αη慷纫蜃拥慕峁撬孀参数。此外,本文还研究了薄膜一基底结构的~种特殊情况,薄膜与基底无弹性错配吹ヒ徊牧时的断裂行为分析,并与以前甅结论进行对比,给出了列深裂纹问题时,際αη慷纫蜃的计算公式的修正,;裂纹;应力强度因子;有限元方法:奇异性指数在最近的】暾郑傻缏贰⑽⒌缱蛹拔⒒档攘煊蛴辛朔伤俚姆材料的寿命有很深远意义的影响。在薄膜形成的过程中,由于在薄膜与基底为可靠的装置。本文给出了垂直于薄膜与基底交界面并且裂纹的尖端达到了交界面情形口值的增大而减小的,口的范嗣在一浔浠渲锌谟搿挝狣琣得到的用的。晴尔滨丁业人学О印海貉宦垡
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!ū∧ひ换为的研究就形成了一个新的研究热点【。薄膜一基底结构是材料科学和微电随着信息与微电子技术的飞速发展,薄膜材料在材料科学、微电子、微机械、集成电路等高科技领域的应用婀惴骸S捎诒∧げ牧系牧ρ形V苯佑响着其构成组件的寿命和工作可靠性等使用性能,因此,有关薄膜材料力学行子科学研究中所常用的一种代表性结构,由于薄膜与基底材料的力学与热学性能的失配,在薄膜中产生残余应力,往往会导致薄膜裂纹产生,并发生扩展,如图所示,、微电子、微机械、集成电路等高科技领域的应用提供理论上的指导。图】.∧ひ换捉峁怪斜∧たA涯@·一哈尔滨等搜学坝宦哿
.,而褥到的结果精度提高较少,又由于薄膜开裂问题可近似看成算简单,理论分析简便,并能达到解决问题的目的。捎猛ㄓ玫挠邢拊7治龀绦颉S捎诒∧ぁɑ捉峁沟乃ú牧闲裕杂序,对于不同的情况只改变两种材料的参数,就可得到类似情况的晟终结果,梢源锏酵晟评砺邸?砂鸭扑惴治龅玫降慕崧塾胍酝难芯砍晒裂纹问题,可与以前的此问题结论进行对比,分析萁误差,最终达到理论上的纹在工程实际问题中经常出现,许多研究者在这方面已经做了大量的工作,也们继续深入研究,这主要表现在基体厚度对薄膜强度的影响,薄膜一基底双材料退化为单一材料时的结论果与原有的结论不统一等许多方面,因此对其进行深入的理论分析是极为重要的。其主要研究目的是为薄膜材料在材料科学、徽电子、微机械、集成电路等高科技领域的应用提供理论上的指导。⒓虻ビ行У亩矫婺P汀S捎诒∧ひ换捉峁鼓P椭斜∧さ目A属于三维问题,这就给此项工作研究带来了很大的计算上的麻烦,使得萁理论为平面应变问题,这样就可把三维问题转化为二维平面问题来处理陋沟眉结构的不同的材料常数需重新计算,给分析计算带来了大量的重复性工作,为了避免此种情况的发生,我们可以通过有限元软件建立通用的有限元分析程避免了重新计算带来的不必要麻烦。对比,如把薄膜一基底结构的材料参数的设定相同,就退化为单一材料的表面完善与统一。=峁股杓铺峁├砺垡谰荨?砂汛死砺塾τ玫焦こ淌导饰侍庵校靡检验、校核结构的寿命、可靠性及精确性等性能。为薄膜材料在材料科学、微电子、微机械、集成电路等高科技领域的应用提供理论上的依据。因此,对模型中薄膜的裂纹问题分析是极为重要的,为薄膜材料的广泛应用提供了理论上的指导。作为薄膜一基底结构理论研究的一部分,薄膜发生垂直于交界面的贯穿裂哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
,裂纹为垂直于交界面且贯穿薄膜的情力强度因子无量纲化,并给出了无量纲的应力强度因