半导体器件中Au—Al键合失效机理及影响因素研究进展

半导体器件中 Au-Al 键合系统失效在国外早就引起重视,许多专家学者在此领域进行了广泛和深入的研究工作。目前在国內尚未看到有关这方面的文献报道,而 Au-Al 系键合失效现象却在不断涌现。本文就国外近20多年来对 Au-Al 系统失效机理及影响因素的研究工作进行了介绍和评述。     

等离子涂层热疲劳失效模式及失效机理研究

开展了等离子涂层构件热疲劳实验研究,对失效过程及失效模式进行考察,分析了对失效起主导作用的应力分量.针对陶瓷层材料引入粘塑性本构模型,对涂层的热疲劳进行数值模拟研究.分析表明,氧化层厚度为2 μm时,陶瓷层波峰位置容易萌生Ⅰ型横向裂纹,界面中部偏上位置容易萌生Ⅱ型横向裂纹;氧化层厚度为8 μm时,陶瓷层内部法向应力主导横向裂纹的扩展;不同厚度的氧化层内部将形成较高的应变能密度.给出了等离子涂层内部裂纹形成过程及机理.      

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。     

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。     

等离子热障涂层失效机理的数值分析研究

针对带等离子喷涂热障陶瓷涂层的圆筒金属基体结构在典型热循环载荷作用条件下的力学响应进行了数值计算,基于陶瓷层中的应力结果对陶瓷层剥落失效机理展开了分析.计算时对陶瓷层材料分别按理想线弹性本构和黏塑性本构模型开展了模拟.分析发现,陶瓷层的界面(横向)开裂存在两种模式:在降温过程中,陶瓷层容易出现界面波峰处的Ⅰ型开裂与腰部位置处的Ⅱ型开裂;在升温过程中,陶瓷层容易发生垂直开裂使结构中出现陶瓷层/基体的界面端,界面端部严重的应力集中效应使陶瓷层容易在该处横向开裂形成界面处的边裂纹.      

复合材料帽型筋条脱粘的失效机理分析

复合材料加筋结构承受后屈曲载荷时,蒙皮局部屈曲会导致筋条承受面外弯曲载荷,极易引起蒙皮与筋条的界面脱粘,最终导致结构破坏.通过四点弯曲试验模拟加筋结构受后屈曲载荷时的蒙皮/筋条界面性能,建立渐进损伤模型,分别考虑筋条与蒙皮胶接界面以及复合材料层板的失效,并引入材料刚度退化模型,详细分析蒙皮/筋条界面的脱粘机理和失效过程.分析结果与试验结果一致,表明加载跨距对于结构的失效形式影响较大,90 mm加载时,胶层均首先失效于筋条与蒙皮内角处的胶接界面,且主要受Ⅱ型剪切模式影响;而150 mm加载情况下胶层均首先失效于翼缘自由端与蒙皮交界处.正向加载时胶层失效主要受Ⅰ型和Ⅱ型混合模式影响,反向加载胶层主要受Ⅱ型剪切模式影响.界面脱粘以后,随着载荷增加,筋条腹板与缘条转角外侧出现分层破坏,损伤模型预测结果与超声扫描检测结果一致.     

含分层损伤国产碳纤维CCF300与T300碳纤维复合材料层合板压缩失效模式

对含单个分层损伤国产碳纤维CCF300与T300碳纤维复合材料层合板进行压缩试验,通过对同种中等厚度含不同分层大小、不同分层位置的层合板压缩失效后的宏微形貌及超声波C扫描检测结果的分析,研究了分层大小及分层位置对于国产碳纤维及T300纤维复合材料层合板失效模式造成的影响,比较了两种纤维复合材料失效模式的异同.结果表明,预制分层在压缩过程中都发生了扩展,而分层位置是影响其压缩失效模式较为重要的因素.对于分层位置较深的层合板,其失效模式往往为首先发生分层扩展,进而子层板剪切屈曲失效.总的分析表明,国产碳纤维复合材料与T300纤维复合材料含分层损伤层合板的压缩失效模式基本相同.      

V2500高压压气机叶片失效分析

高压压气机叶片失效是造成发动机空停的原因之一,由于发动机工况复杂,叶片失效存在多种内外因素,且叶片失效后易造成二次损伤,给调查叶片失效的根本原因带来了困难。本文通过SEM和EDX对叶片损伤区域形貌和成分进行定性定量的分析,确定了叶片失效原因,对预防空停有参考借鉴意义。     

纤维增强复合材料的损伤特征及失效分析方法

给出了纤维增强复合材料单向板的基本失效模式,总结了多向层合板的损伤特征.复合材料层合板中存在四种基本的失效模式,即:基体开裂、分层、纤维断裂及脱粘.上述四种基本失效模式虽然可组合出多种复杂模式,但任何复合材料的失效均可分为以"基体控制为主"或以"纤维控制为主"两种.本文还讨论了复合材料中的失效分析方法.目前,有关复合材料断裂图像的知识仍是有限的,但已引起人们的高度重视.     

定向凝固合金叶片的再结晶与疲劳失效

 对定向凝固合金叶片的裂纹与断裂进行了分析,在断口观察与金相组织分析的基础上,对叶片的失效模式与失效原因进行了研究,并提出了预防该类故障发生的措施。研究结果表明,定向凝固合金叶片的裂纹与断裂为同一失效模式,均为叶片表面的再结晶而导致的疲劳失效。叶片表面的再结晶在叶片使用之前就已存在,是由于固溶热处理前叶片的表面存在塑性变形,在固溶热处理过程中形成的。     

液压系统橡胶密封件的失效典型案例分析

从橡胶密封件的密封原理出发,分析了由于密封结构形式选择不当、结构设计不合理和密封材料使用不当造成的密封失效案例.结果表明,液压系统的密封失效原因是复杂的,需结合设计和材料,才能解决各种密封失效问题,提高橡胶密封的可靠性.     

失效模式、影响及致命性分析

失效模式、影响及致命性分析法(FMECA)是系统(产品)失效分析的常用方法之一。它是一种从元、部件(零、组伯)至系统(产品),由因到果的“自下而上”的分析方法。这种方法是借助于产品失效     

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.     

航空发动机轴承失效分析

针对某型发动机深沟球轴承保持架脱落故障现象,对失效轴承进行检查分析,建立了轴承保持架脱落故障树,详细分析了故障产生的原因,结果表明:发动机发出异常声音是由空气起动机传动轴后轴承损坏引起的。铆钉冷冲压端钉头裂纹、轴承保持架兜孔边的周向错位量大、铆钉与铆钉孔的偏心量大、两半保持架铆钉处的贴合缝隙大是造成轴承保持架分离脱落的可能原因,根据故障原因提出了工艺改进方法,对其他类型轴承失效分析具有一定的启示作用。     

2AK15二极管开路失效分析

2AK15二极管在例行试验中发生开路失效。文中对现场失效样品进行失效原因分析指出,二极管失效模式是金丝断裂。失效原因是在金丝与锗焊接处由于金丝有效截面积过小,在应力作用下而断裂。     

热障涂层的失效机理和力学模型

综述了热障涂层 (TBC)系统的结构特点、常规机械性能的测试方法、失效模式和失效机理 ,分析了现有的几种预测寿命模型。主要结论为 :无论是等离子喷涂法 ,还是电子束物理汽相沉积法 (ED -PVD)和电子束化学汽相沉积法制造的涂层 ,粘结层的氧化是失效的一个重要原因 ;目前广泛采用的压痕法以及数值分析法得到的涂层材料性能与实际情况都有较大的差距 ;在制造和热处理过程中带来的残余应力与残余应变对涂层寿命有较大的影响 ,当前的分析和实验手段都不能很好处理这个问题。重点分析了NASA提出的几个涂层寿命模型 ,这些模型都考虑了细观结构的变化和失效机理 ,但模型参数的确定有较大的困难     

竞争失效场合步进应力加速试验统计分析

竞争失效场合加速试验(AT)技术是加速试验由简单结构产品向复杂结构产品推广应用的基础.但目前的方法主要针对恒定应力加速试验.而对竞争失效场合步进应力加速试验缺乏相关研究.针对这一问题,对最一般形式(突发型失效和退化型失效并存)的竞争失效场合步进应力试验进行建模与分析.充分考虑了试验数据由于试验截尾和失效样本对应的失效模...     

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