結合領域モデルによるサブミクロン膜界面のクリープき裂成長予測

使用粘合区域模型预测亚微米膜界面蠕变裂纹扩展

基本信息

批准号：
07F07099
负责人：
北村隆行
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

電子デバイスはサブミクロン・ナノメートル厚の多層膜からできており、異材界面が多数存在している。異材では変形のミスマッチによって界面端に応力が集中し、き裂発生場所となりやすいことが知られている。き裂伝ぱに対しては従来の破壊力学概念が有効であったが、微小な材料のき裂発生についてはその適用性を検討する必要がある。とくに、Cohesive Zone Model(CZM)は有力な方法である。一方、負荷後の応力再分布に大きな特徴のあるクリープ条件においては研究例自体が少なく、基本的な知見に欠けている。また、はんだのように低融点を有する金属材料や高分子材料は室温でもクリープ変形するため、界面端におけるき裂発生も時間に依存すると考えられる。この場合には、Cohesive Zone Modelの拡張概念が考えられるが、それについて検討した例はない。本研究は、クリープを含む複雑な負荷条件における微小材料界面端き裂発生・伝ぱ挙動へのCohesive Zone Modelの適用性の検討を目的としてしている。昨年度は、応力場の異なるCu/TiN微小材料における単純負荷による界面端き裂発生の実験結果を参考に、Cohesive Zone Modelの有効性と異なる界面端形状におけるき裂発生への適用性を解明した。本年度は、室温でクリープ変形を生じるSnに着目し、Sn/Si微小材料の界面端クリープき裂発生についてCohesive Zone Modelに基づく解析を行い、その有効性を解明した。さらに、き裂発生について他の破壊力学に基づくクライテリオンと比較した結果、Cohesive Zone Modelが最も一般性を有することが明らかにした。この成果は、既に国際誌(Materials and Design)に投稿済みである。

电子设备由具有亚微米纳米厚度的多层膜制成，并具有许多不同的材料界面。众所周知，在不同的材料中，由于变形不匹配而引起的应力集中在界面边缘，并且很可能成为裂纹启动部位。尽管骨折力学的传统概念对于裂纹繁殖有效，但有必要考虑其适用于小型材料的裂纹开始。特别是，凝聚区模型（CZM）是一种强大的方法。另一方面，在蠕变条件下很少有研究示例，其特征是加载后的压力重新分布，并且缺乏基本知识。此外，即使在室温下，具有低熔点（例如焊料）的金属和聚合物材料也会变形，因此界面边缘的开裂被认为是时间依赖的。在这种情况下，可以考虑粘合区模型扩展的概念，但是没有考虑这一点的例子。这项研究旨在研究在复杂的载荷条件下，包括蠕变在内的微材料界面上，凝聚区模型在包括蠕变在内的微材料界面上的裂纹启动和传播行为的适用性。去年，我们使用了由于简单的载荷而导致的界面边缘裂纹启动的实验结果，研究了凝聚区模型的有效性及其在CU/TIN微型材料中的不同界面边缘的裂纹启动的适用性。今年，我们专注于SN，该SN在室温下导致蠕变变形，并基于SN/SI微材料的界面边缘的蠕变裂纹产生的凝聚区模型进行了分析，并阐明了其有效性。此外，当将裂纹启动与其他基于骨折力学的标准进行比较时，揭示了凝聚区模型是最常见的。这项成就已经发布在国际杂志（材料和设计）中。

项目成果

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会议论文数量（0）

专利数量（0）

Application of Damage Mechanics Concept to Crack Initiation from Interface between Sub-micron Thiclt Films

损伤力学概念在亚微米厚膜界面裂纹萌生中的应用

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
影响因子：
0
作者：
Do Van Truong;Hiroyuki Hirakata;Yoshimasa Takahashi;Takayuki Kitamura;Do Van Truong;Do Van Truong;Do Van Truong
通讯作者：
Do Van Truong

Role of plasticity on interface crack initiation from a free edge and propagation in a nano-component