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《清华大学》 1994年
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复合材料胶接及异材焊接界面形变与断裂的实验研究

吕建刚  
【摘要】:复合材料及其胶接的界面形变与断裂问题、微电子封装结构芯片焊层的热疲劳破坏机理问题是现代材料科学、微电子科学的重要研究领域,是当今细观实验力学的重要研究热点。本文采用近代激光和光栅技术对碳纤维/环氧树脂复合材料(CFRP)胶接及微电子封装(SMT)异材焊接的界面形变与断裂问题首次进行了全面系统的细观实验力学分析和研究,首次用波前干涉理论及条纹矢量理论对云纹干涉法的载波技术进行了系统的概括,成功地测取了复合材料胶接接头、Cu—Kovar异材焊接接头承受温度及机械载荷作用的界面材料的应变分布,对接头的破坏机理进行了实验分析。具体地讲,主要包括以下几个方面: 用云纹干涉法的载波技术实验分析了碳纤维/环氧树脂复合材料对称双搭接头承受压缩载荷作用的胶层及复合材料层间应变分布及其随外载变化的特征,实验测得的胶层应变分布曲线与理论计算结果基本相符。对接头的破坏进行了实时观测和分析。 用双曝光错位技术测取了双搭接头的应变场,并由位移偏导数场确定了接头剪应变条纹场,从而直接根据剪应变条纹级数确定胶层剪应变的分布规律,提出了用条纹倍增技术进一步提高接头应变测量的灵敏度。 对复合材料胶接接头承受弯曲载荷作用的胶层及各铺层间的应力应变进行了实验研究,确定了胶层应变分布特征及其随载荷的变化情况,分析了胶层剪切破坏机理。 对复合材料胶接接头承受温度载荷作用,粘接板热膨胀失配造成的胶层剪应变及其随温度的变化特征进行了实验分析,提出了用复合材料两个方向膨胀系数分别取代各向同性体问题的热膨胀系数,为云纹干涉法在复合材料热变形问题的应用打下了基础。 实验分析了微电子封装异材焊接(Cu、Kovar)的界面焊层(62Sn—36Pb—2Ag)的热应变问题,确定了焊点热应变的分布特征,为进一步揭示微电子封装芯片焊点的热疲劳失效机理迈出了重要的一步。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:1994
【分类号】:O346.1

【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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