中国工程物理研究院 计量测试中心, 四川 绵阳 621999
针对超声扫描用于LTCC滤波器微分层检测的可行性开展研究。首先通过理论计算证实,在参考频率下滤波器内部微分层缺陷对超声波有极高的反射率,对实际检测过程中的分辨力要求进行了说明。其次对滤波器开展超声实测,给出具体可行的检测程序,依据检测结果对缺陷信息进行了判别。然后制取样品剖面,根据获取的缺陷信息定位缺陷。最后,利用FIB刻蚀技术对检测结果进行验证,证实了滤波器微分层超声检测的可行性。
低温共烧陶瓷 滤波器 微分层缺陷 超声检测 LTCC filter micro-delamination defect FIB FIB ultrasonic test
1 河南科技大学 电气工程学院，河南 洛阳 471023
2 河南科技大学 软件学院，河南 洛阳 471023
批量生产中，锑化铟红外焦平面列阵探测器(InSb IRFPAs)局部分层失效现象已成为制约其成品率提升的瓶颈。为探究InSb IRFPAs局部分层诱因，借助内聚力模型，在InSb芯片与底充胶的界面处铺满内聚力单元，优选内聚力模型参数，建立InSb IRFPAs局部失效分析二维模型。模拟结果得到了实测局部分层分布特征的证实，即：(1) 局部分层大多出现在芯片周边区域，涵盖一定宽度；(2) InSb芯片与底充胶之间的界面局部脱开后，逐渐向两侧扩展。为剖析局部分层诱因，系统分析了张开型与滑开型裂纹扩展共同作用下混合模态比取不同值时局部分层分布特征的演化规律，认为当张开型和滑开型裂纹扩展的混合比取4: 6时，模拟结果与实测结果高度吻合。至此笔者认为InSb IRFPAs局部分层源于界面法向应力与面内剪切应力的共同作用，属于典型的混合型局部分层模式，其中滑开型局部分层模式占主导。
锑化铟红外焦平面列阵探测器 内聚力模型 局部分层 混合模态比 InSb IRFPAs cohesive zone model(CZM) local delamination mixed-mode ratios 红外与激光工程
2022, 51(3): 20210133
红外与激光工程
2021, 50(S2): 20210304
1 湖南省飞机维修工程技术研究中心，湖南 长沙 410124
2 空军航空维修技术学院，湖南 长沙 410124
3 中国科学院半导体研究所，北京 100083
为将激光分层清洗应用于飞机结构维修和漆层修复中，分析了激光热烧蚀和热膨胀对残余漆层的影响，设计并开展了飞机铝合金蒙皮的激光分层清洗试验研究，揭示了激光清洗后残余漆层附着力的变化规律。试验表明：激光分层清洗获得的残余漆层的漆面平整易清洁，烧蚀“匙孔”可增大接触面，有利于提高新漆再涂覆时漆层的附着力；残余漆层的厚度在24.8 μm以上时，激光的热烧蚀不会对残余漆层的附着力产生影响，而当残余漆层厚度较小时，漆层的附着力将会在残余底漆的热膨胀作用下降低。
激光技术 激光清洗 飞机蒙皮除漆 分层剥落 残余漆层附着力 激光与光电子学进展
2021, 58(9): 0914006
针对橡胶材料与金属板粘接样件厚度及粘接质量，采用反射式太赫兹时域光谱 (THz-TDS)系统对其进行无损检测。通过对检测数据中各点时域波形飞行时间信息的分析，得到样件橡胶部分的二维厚度分布图，实现了橡胶样件厚度分布的可视化成像；通过对检测数据中特征点波形及B-Scan图像的综合分析，判断出样件的分层缺陷。该研究结果为橡胶材料厚度及分层缺陷的无损检测提供了有效的解决办法。
橡胶材料 太赫兹时域光谱系统 无损检测 厚度分布 分层缺陷 rubber materials Terahertz Time -Domain Spectroscopy system nondestructive testing thickness distribution delamination defects 太赫兹科学与电子信息学报
2019, 17(3): 379
1 中国科学院力学研究所流固耦合系统力学重点实验室, 北京 100190
2 中国科学院大学工程科学学院, 北京 100049
3 中国科学院宁波工业技术研究院先进制造技术研究所, 浙江 宁波 315201
建立了能够反映高功率连续激光辐照碳纤维增强复合材料(CFRP)层合板时材料发生烧蚀、热解与层间开裂等热力损伤效应的多尺度分析模型。从细观尺度分别建立了纤维和基体的热解动力学方程, 通过热重分析获得热解动力学参数, 进而得到CFRP层合板宏观的热物与力学性能参数。通过内聚力模型建立了激光辐照引起层间开裂的分析模型, 提出并建立了热解和层间开裂效应阻碍能量传递的热阻模型。将多尺度模型获得的热-力学性能参数与热力耦合数值模型相结合, 模拟了高功率连续激光引起的烧蚀、热解及层间开裂行为, 模拟结果与实验结果吻合较好。
激光光学 复合材料 多尺度模型 碳纤维增强复合材料 热解 烧蚀 层间开裂
1 清华大学 机械工程系, 北京 100084
2 四川长虹电器股份有限公司工程技术中心, 四川 绵阳 621000
3 清华大学 深圳研究生院, 广东 深圳 518055
电子产品的大量报废使得废弃线路板大量增加, 从而使其作为整体丧失原有功能, 但其上的元器件特别是集成芯片重用价值高。在拆解重用过程中, 加热解焊是重要工艺, 它将对已在一定湿度中吸潮饱和的芯片产生热冲击, 进而使芯片中产生热应力及湿应力, 塑封芯片可能产生分层。为研究芯片界面强度对分层的影响, 首先在内聚力理论指导下, 对新旧芯片的铜衬底-模塑料间界面强度通过试验-仿真方法进行测量, 获取断裂能、最大张力位移及剪切强度等参数; 然后基于ANSYS软件的内聚力模型, 建立基于湿-热综合膨胀系数的仿真模型; 在此模型中, 研究实际中热、湿的极限工况分别对新、旧芯片的界面处切向变形的影响, 进而对拆解策略提供指导。
芯片分层 界面强度 内聚力模型 integrated circuit (IC) delamination interfacial strength cohesive zone model (CMZ)
1 清华大学 深圳研究生院, 深圳 518055
2 清华大学 机械工程系, 北京 100084
废旧塑封芯片的界面分层会严重影响其回收重用价值, 一直是废弃电器电子产品(WEEE)资源化研究中关注的热点问题。基于有限元仿真方法, 分析了废旧QFP塑封芯片在线路板拆解温度下的翘曲变形和各材料界面应力分布。研究表明, 拆解温度过高时, 芯片翘曲过大容易导致材料膨胀力失配, 造成界面分层; 在粘结层、衬底和模塑料的结合区域应力水平非常高, 较易发生分层; 模塑料在拆解温度下为玻璃态, 与管芯及衬底的结合强度均降低, 其界面角点均为较易发生分层的位置。
线路板拆解 芯片分层 有限元法 仿真 PCB disassembly plastic chip delamination finite element method simulation analysis
中国工程物理研究院 总体工程研究所，四川 绵阳 621999
为系统研究纳米尺度材料中的界面分层破坏行为，基于悬臂梁弯曲法，利用聚焦离子束技术，从宏观多层薄膜材料(硅/铜/氮化硅，Si/Cu/SiN)中制备出了不同类型的(直、扭转)纳米悬臂梁试样，用以开展相应的实验研究。之后，在透射电子显微镜中分别对直纳米悬臂梁和扭转纳米悬臂梁试样进行原位加载实验。在直纳米悬臂梁试样中，Cu/Si 界面受到由弯矩导致的拉应力而发生分层破坏；在扭转纳米悬臂梁试样中，通过改变加载点的位置调整界面上正应力与剪应力的比值，开展了不同复合型的界面裂纹启裂实验。利用有限元法分析了临界载荷作用下Cu/Si 界面上的应力场，发现所有试样的应力集中区域均在距界面端部100 nm 的范围内。在直纳米悬臂梁试样中，法向应力控制着Cu/Si 界面端部的裂纹启裂行为，为单一型分层破坏；在扭转纳米悬臂梁试样中，界面裂纹启裂时的临界正应力与剪应力之间存在着一个圆形准则。
纳米尺度 悬臂梁弯曲法 界面分层 薄膜材料 原位实验 nanoscale cantilever bending method interface delamination thin film in situ 太赫兹科学与电子信息学报
2015, 13(5): 821
1 长春理工大学 高功率半导体激光国家重点实验室，吉林 长春130022
2 中国科学院重庆绿色智能技术研究院太赫兹技术研究中心 跨尺度制造技术重点实验室，重庆400714
3 吉林大学 仪器科学与电气工程学院，吉林 长春130061
4 重庆国际复合材料有限公司，重庆 400082
利用太赫兹时域光谱成像技术检测了内含缺陷的玻璃纤维与碳纤维增强复合材料，获得了材料内部缺陷的太赫兹透射图像，从而实现对复合材料样本的无损检测。实验结果表明，太赫兹透射成像技术可检测出多层玻璃纤维复合材料的层间缺陷。但该技术对于碳纤维复合材料中缺陷的检测能力有限，主要是因为碳纤维具有导电特性，导致太赫兹信号对其穿透能力有限。通过对成像模式的调节，太赫兹无损检测技术可对碳纤维材料内部深度约为0.2 mm、宽度为10 mm的缺陷进行成像检测。这为发展准确、灵敏、高效的纤维增强复合材料太赫兹无损检测技术提供了基础实验数据。
太赫兹时域光谱成像技术 无损检测 玻璃纤维增强复合材料 碳纤维增强复合材料 层间缺陷 terahertz time-domain spectroscopic imaging nondestructive evaluation Glass Fiber Reinforced Plastic Carbon Fiber Reinforced Plastic delamination 太赫兹科学与电子信息学报
2015, 13(3): 396
