焊点金属间化合物生长的相场法模拟

采用相场法并结合热-力-电-扩散强耦合理论,研究了铜/锡/铜焊点金属间化合物(Intermetallic Compounds,IMCs)的生长规律。其中,铜和锡交互扩散的行为是通过引入铜和锡在不同浓度(摩尔分数)下的扩散系数和有效电荷数来表征。模拟结果表明强耦合状态下的IMCs生长模拟值与实验值吻合较好,并且电流密度越大,IMCs生长越快。此外,对不同耦合状态下IMCs生长的各热力学驱动力的变化研究表明焊点在多物理场作用下,温度梯度导致的热迁移对IMCs生长的影响较小,而应变梯度导致的应力迁移对IMCs生长的影响较大,并且起促进作用。

多物理场耦合作用下烧结颈长动力学模拟

通过建立一套热-力-扩散全耦合方程并结合相场法模拟了固态烧结微结构演化,以研究烧结过程中驱动力与颈部生长的关系。计算结果表明,相对颈部半径与烧结时间遵循负幂指数关系,全耦合情况下,应变梯度耦合项起主要作用,温度梯度耦合项的影响较小;随着烧结颈部长大,颈部曲率迅速减小,烧结驱动力大幅降低。对比不同扩散迁移率下颈部相对半径的生长速率与烧结颈长驱动力关系曲线可以得出动力学方程,方程表明,颈部相对半径生长速率等于烧结颈长驱动力的k0次幂与扩散迁移率有关的物性参数CM之积。烧结颈长驱动力仅与颈部形态相关,与烧结速度和烧结历程无关。