Au—Al键合系统失效机理及金层厚度对失效模式的影响研究

本文研究了国产普通TO型管壳中的可伐基底上镀金层与Al-1％Si丝键合后,在恒温老化过程中Au-Al之间互扩散及金属间化合物的形成情况,同时由于Kirkendall效应的存在,引起孔洞的形成而造成Au-Al系统失效。结果表明:在Au-Al键合系统中,存在着三种失效模式:HB、BL(Ⅰ)和BL(Ⅱ)型,其中BL(Ⅰ)型是致命失效,造成BL(Ⅰ)型失效的原因是Kirkendall孔洞的存在,一定的金层厚度是形成Kirkendall孔洞的必要条件,造成不同失效模式的原因是由于镀金层厚度的不均匀性而引起的。     

X波段T/R组件金丝键合可靠性研究

T/R组件金丝键合数目庞大,键合前组件经历多道工序,键合界面种类繁多,相应的工艺难度大。以某型X波段T/R组件金丝键合微组装工艺为研究对象,详细描述了金丝键合的失效模式,分析了失效原因,并对金丝键合工艺进行了优化,优化后工艺的可靠性得到了大幅提升。     

宇航用键合金丝评价体系及其应用研究

键合金丝广泛应用于小型化星载装备多芯片组件中，而复杂的空间环境要求键合金丝具有良好的可键合性和应用可靠性。本文在深入分析星载多芯片组件应用需求和典型失效模式的基础上，构建了键合金丝应用评价体系，从材料基础性能、工艺适用性和应用可靠性三个方面对键合金丝的可用性进行了全面的评估。应用本文提出的评价体系，对某国产键合金丝进行了系统应用评价，各项测试表明国产键合金丝与拟替代的进口金丝基础性能指标、可键合性和键合可靠性均相当，且在高温下国产金丝键合强度退化慢于进口金丝，呈现了更优异的应用可靠性。     

金丝键合在某型微波模块中的失效分析研究

微波模块中,相当一部分金丝键合可靠性失效故障是因长时间工作后键合点老化引起的。本文以某型微波模块为例,对产品金丝键合可靠性失效原因进行分析研究,并给予解决措施,在一定程度上突破了微波模块的修理瓶颈。     

微波电路互联用金丝键合界面空间高低温特性演化研究

金丝材料应用于航天器小型化微波模块等产品的电路封装中，金丝键合界面受高低温环境影响易产生性能变化从而影响服役可靠性。本文对金丝界面高低温特性的演化规律进行了研究，包括空间温度环境模拟试验后的界面与成分迁移、界面层厚度变化、键合金丝拉伸剪切力与失效模式演变，得出不同温度条件处理后的金铝键合界面微观组织变化规律。结果表明高低温循环试验后金丝界面仍保持较高的结合强度，一定程度的金属间化合物生长提高了键合界面强度。高温贮存试验中，随着贮存时间的增加，金丝界面层IMC（Intermetallic Compound）厚度和金属间化合物不断增长，失效破坏位置越来越多地出现在键合界面处，铝金属化层附近的金含量因扩散而增高，金铝键合界面处IMC界面层厚度的增加降低了界面结合强度。     

BGA 封装NC 管脚对ESD 测试的影响

焊球阵列封装电路已广泛应用在航空电子产品中，其静电放电测试参考的测试标准中不要求对未键 合空脚进行静电放电测试，在实际静电放电测试过程中发现，对焊球阵列封装电路未键合未键合空脚进行静电 放电测试后会产生电路失效现象。通过分布电容方法分析以及不同管脚组合测试验证，证明了焊球阵列封装电 路的未键合空脚在经过人体模型静电放电测试后，会对电路产生影响。     

从双层到多层带有微结构的硅硅直接键合技术研究

通过理论分析和实验验证对多层带有微结构的硅硅直接键合技术进行了研究.采用的硅片表面活化处理方法是亲水湿法,采用的键合工艺流程是先将硅片在键合机中进行预键合,再使用退火炉进行高温退火.其中预键合参数对多层键合成功与否起到决定性的作用,为节约实验时间,针对3个主要预键合参数（温度、压力、时间）的选取进行了详细的正交实验分析.使用项目组自制的硅硅键合分析软件对键合片的红外图像进行处理分析,计算键合率.采用实验得到的最佳预键合工艺参数,多层键合的键合率达到了86.6527%.      

基于20-sim的双框架陀螺仪键合图建模与仿真

针对传统建模方法对陀螺结构进行建模时,存在推导过程复杂,直观性不好的问题,本文采用键合图建模方法建立双框架陀螺仪的键合图模型.首先根据陀螺仪的空间运动关系,建立系统的拉格朗日方程;然后基于拉格朗日方程与键合图模型的对应关系,采用调整转换器和调整回转器建立了陀螺仪的完整键合图模型,并采用20-sim软件对模型进行了仿真分析,仿真结果验证了模型的正确性.     

利用键合图模型进行空间推进系统故障诊断研究

介绍了键合图基本理论,并利用其理论对空间推进系统进行了故障诊断研究。结果表明利用键合图模型诊断液体火箭发动机故障,具有建模简单,模型直观,故障定位方便等优点,是液体火箭发动机故障诊断的一个新途径。      

星表核反应堆电源系统热工概念设计

在调研国外研究的基础上,针对一个星表核反应堆电源系统进行了热工概念设计,就该系统开展了稳态和热管失效工况下的热工分析。系统采用液态金属锂热管冷却堆芯,自由活塞式斯特林发电机热电转换、汞热管辐射器废热排放的设计,锂热管将热量从堆芯导出,通过钼铼合金固体换热器与斯特林热端连接进行热电转换,废热通过汞热管辐射器排出。热工分析结果表明,在系统正常功率输出时,燃料芯块、包壳及其他结构材料温度均低于限值;当堆芯某一位置处热管发生失效,在不降低输出功率的情况下,其余热管仍能将堆芯热量导出,满足热工设计准则。该系统采用热管冷却堆芯,固体换热器实现斯特林与热管热交换的设计,具有非能动、可避免单点失效等优点。     

毫米级空气轴承的结构与MEMS制造工艺研究

为了研究应用于微型推进系统的微型空气轴承(Micro Air Bearing,MAB)的结构形式及微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)制造工艺,在保证性能需求的前提下,充分考虑轴承结构与MEMS工艺尤其是多层硅直接键合技术(Silicon Direct Bonding,SDB)的兼容性,提出了总厚度为1.5mm的新型结构形式并制定了完整的制造工艺流程;针对微型空气轴承制造的3B(Bearing,Blade,Bonding)挑战,采用变量实验的方法,研究了刻蚀参数对于轴承结构精度的影响规律,轴承侧壁垂直度达到89°,侧壁粗糙度小于10nm,消除了腐蚀扩散等常见的MEMS工艺缺陷,提高了叶片结构的完整性和均匀性,获得了多层硅直接键合的最优工艺参数,通过MATLAB图像处理程序定量分析三层直接键合率达到85%,优于之前报道的结果。研究结果说明,MEMS制造工艺能够用于微型空气轴承的制造,但在结构设计中必须考虑工艺兼容性,刻蚀的偏压功率和腔体压力对于径向轴承的侧壁垂直度和粗糙度具有重要影响,在刻蚀叶片时必须调整刻蚀保护循环比来保证其结构的完整性和均匀性,减少键合层数和应力累积水平对于多层硅直接键合率的提升具有重要作用。     

枚举结构主要失效模式的一种方法

由于各失效模式发生的概率不同,在实用中只需挑选出那些发生概率较大的模式——主要失效模式,并将它们对系统失效的影响加以综合就足以较准确地估算出结构系统总的失效概率。因而,有效地识别主要失效模式就成为结构系统可靠性分析和设计中的一个核心问题。本文在优化准则法的基础上,提出了自动生成结构系统主要失效模式的载荷     

集成电路的组装技术

本文介绍键合技术的最新情况,并就其中值得注意的技术动向予以详细评论。     

冲压发动机板壳结构可靠性的研究现状与展望

为提高推重比,板壳结构在冲压发动机结构设计中被广泛采用。但板壳结构易出现振动引起的疲劳失效以及屈曲变形等失效模式,影响了冲压发动机的研制和使用。针对冲压发动机的发展需求,综述了国内外对板壳结构振动问题、声疲劳分析方法以及热屈曲问题的研究工作,指出应当从理论、试验和数值仿真角度,系统、全面地研究高温环境下板壳结构可靠性的...     

航空花键研究综述

花键传动简单可靠、比功率高,在航空器传动装置中具有无可替代的地位。花键转速高、传递扭矩大、重量轻、工作环境苛刻,某些花键甚至无法实现润滑和冷却,此外,外花键和内花键的支撑系统各自孤立,无法确保可靠的对中,诸因素导致花键连接的不对中及润滑、磨损问题广泛存在。从20世纪50年代开始,航空业发达国家一直持续对花键的设计、润滑与磨损、试验、排故、维修开展研究工作,形成了系统的花键设计、试验与运行维护方法;而我国对花键的研究较少,且航空花键研究甚为匮乏,无法满足航空领域对传动部件的需求,在观念上,花键常常被视为附属部件和普通连接部件,对其关注度不够。总结了国内外航空花键数十年的研究进展,从航空花键的失效、润滑、振动、磨损、不对中、转子动力学、试验研究等方面开展了详细的调研分析和归纳总结,并探讨了航空花键研究发展趋势,以期为解决我国航空花键面临的不对中、润滑与磨损等问题提供借鉴和参考。     

L10-TiAl金属间化合物Mn,Nb合金化电子结构的计算

采用第一原理赝势平面波方法计算了L10型TiAl金属间化合物中掺入Mn,Nb后的电子结构和价键结构.通过合金原子形成热得出Mn优先占据Al点阵位置,Nb优先占据Ti点阵位置.Mulliken聚居数分析发现Mn或Nb合金化后,分别降低了(001)和(002)面内的原子间键合强度,掺入Nb还降低了层间的原子间键合强度,而掺入Mn,则使层间原子间键合强度增加.整体上来讲,掺入Mn有利于改善TiAl的室温脆性,而掺入Nb,不利于改善TiAl的室温脆性.     

GLARE层压板的力学性能研究

GLARE是一种新型的纤维金属层压板,兼有金属和复合材料的双重优点,在航空领域有着广阔的前景和应用潜力,是下一代飞机结构的首选材料之一。目前,国外已经对GLARE材料开展了比较系统的基础研究,国内的研究还处于起步阶段。针对两类典型的GLARE层压板制定了合理的试验方案,进行基本力学性能试验,获得了GLARE材料的基本力学性能,对试验结果和失效模式进行了分析,并与国外试验数据进行了对比,为GLARE层压结构的设计和分析提供了参考依据。     

飞机管路强度快速分析方法

针对飞机管路失效问题整体分析中存在的困难,提出了一种飞机管路强度快速分析方法,采用CAEPIPE软件与ABAQUS软件相结合的有限元方法对飞机管路的强度进行模拟分析。对于飞机管路系统中因柔性接头存在而引起的分析困难问题,首先利用CAEPIPE软件对管路系统进行整体分析,避免了传统分析方法中对于柔性接头的复杂迭代计算;在整体分析的基础上,针对危险区域利用ABAQUS软件进行进一步的局部分析,以保证强度分析的准确性。所提出的分析方法在保证强度分析可靠性的基础上,相对于传统分析方法大幅度提高了分析效率。研究工作对明确飞机管路受载后的变化情况、研究管路失效形式、校核管路强度、优化管路系统结构具有参考价值。     

综合考虑随机结构系统静强度和疲劳的失效机理与可靠性分析

根据疲劳载荷造成的随机裂纹对结构极限应力和截面模量的影响,给出了结构构件在裂纹扩展下的构件剩余抗力的表达形式,分析了结构系统中每一个单元在静载和疲劳载荷作用下的失效形式,并考虑了各失效模式之间的相关性对该单元可靠性的影响。具体分析了结构系统在静载和疲劳载荷作用下的失效机理以及各失效模式之间的相关性,给出了在静载和疲劳载荷作用下结构系统的可靠性分析方法。结合数值算例对结构系统同时进行了静强度和疲劳的可靠性分析,表明在不同的使用年限内,静载和疲劳载荷对结构系统可靠性的影响是不同的;在结构系统主要失效路径中既有单元静强度失效又有疲劳失效,这是符合结构系统使用真实情况的。     

航空发动机加速任务试车方法初步研究

加速任务试车作为发动机寿命及可靠性的考核试验方法在国外得到了广泛应用，在我国也是一项亟等开展的研究工作。本文结合某发动机加速任务试车谱的研究工作，详细介绍了进行加速任务试车研究的方法和应注意的问题。