半导体集成与封装中基于微观组织的多物理场耦合模拟

半导体技术与封装正向系统集成方向加速发展.在未来的系统集成中,将会同时设计和制造封装与晶片的制备.但是,材料的因素,尤其是微观组织,至今还不在电子封装的集成产品设计平台考虑之列,究其原因是电子封装使用的材料众多而且发生的材料现象复杂.在材料基因组计划(MGI)的背景下,本文综述一系列的研究工作,旨在建立材料微观组织与其在多物理场作用下的响应关系.采用热力学计算、突变界面模型、相场法和晶体相场法的手段来预测微观组织.在预测的微观组织基础上,对超细电子互连进行线弹性力学分析和电迁移仿真.提出采用基于奇异值分解的方法来提取微观组织特征,发现微观组织特征指标随电子互连尺寸的增大而单调递减.基于人工神经网络的拟合揭示了微观组织指标与超细互连中平均von Mises等效应力之间的非线性关系.本文最后展望了考虑微观组织的随机性以及由此而导致的电子互连可靠性上的离散性的研究工作.

真实破裂过程分析软件与多物理场耦合软件结构力学模块对比研究

简要介绍了真实破裂过程分析软件系统(RFPA)和多物理场耦合数值模拟软件系统(COMSOL Mul-tiphysics),并分别运用这两个软件系统对受拉应力作用下带孔平板试件和共心圆轴试件在热应力作用下的受力变形特征进行了数值模拟对比分析,指出真实破裂过程分析软件系统的特色在于对材料破坏过程的分析处理,而多物理场耦合数值模拟软件系统的特色在于对于复杂多场耦合问题的求解,将这两种软件系统各自的特色特点结合起来应用于材料破坏过程中的多场耦合问题分析是以后应当努力发展的方向.

氯离子侵蚀作用下盾构管片服役性能探析

为揭示跨海盾构隧道侵蚀发育规律并评价管片服役性能,以厦门地铁6号线下穿马銮湾海底隧道工程为背景,利用多物理场耦合有限元软件Geo-studio开展了水土荷载作用下海水非饱和渗流与氯离子运移数值模拟,对管片服役期的劣化行为过程进行探析。在此基础上,还确定了管片内外排钢筋的无锈工作时间。结果表明:(1)海水入渗和氯离子侵蚀发展均从衬砌环外缘各个方向呈圆环状同时入渗,渗入深度和速率受所处部位的水压力影响较大;(2)同一时间,管片不同位置处的海水渗入深度和氯离子侵蚀深度总体表现为拱底>拱脚>拱肩>拱腰>拱顶,隧道埋深越大的部位海水入渗深度越深;(3)隧道拱底部位外排钢筋最先锈蚀,其无锈工作时间为34.6年,相应海水渗入深度最深约为105 mm。

基于Matlab和COMSOL的等离子原煤脱硫仿真研究

等离子原煤脱硫模型是一种利用等离子体在燃烧前对煤进行脱硫的技术,依据实验室的原煤脱硫模型,运用Simulink软件平台,搭建了等离子脱硫电路仿真模型,对其模型和影响等离子体脱硫的一些因素进行讨论分析。主要是利用多物理场耦合软件(COMSOL)对等离子脱硫放电模型在氩气环境中的等离子体进行了模拟与分析,对等离子脱硫放电模型在试验中采集的数据进行处理与分析,并提出了推测:等离子煤脱硫的脱硫效果会体现在近次谐波上。

空气中直接测量ZnO纳米线弹性模量的方法及其表层值研究

提出在大气环境中测量氧化锌纳米线共振频率的方法。通过自制平行微电极施加横置交变电场使纳米线振动,并利用原子力显微镜非接触模式使探针和纳米线顶端间距在分子力作用范围内,探针和纳米线在分子力作用下同步运动。又通过逐渐改变交变电场频率,使纳米线承受频率连续变化的激励作用。通过光电传感器识别探针的位置变化,从而可以通过判断光电传感器信号的激增来确定纳米线共振的发生,得到纳米线共振频率。根据共振频率和几何尺寸的对应关系,由欧拉伯努利梁理论得出氧化锌纳米线弹性模量的变化规律,发现其不等于氧化锌块状材料值且不是常量。由于纳米线尺寸为纳米级别,所以纳米线生长边界的张弛层厚度对纳米线整体性能影响较大。应用有限元多物理场耦合模拟,建立壳-核模型且考虑到在空气中振动的热黏阻尼对试验过程进行模拟,得到共振频率对应的壳部和整体模型弹性模量及其变化规律。