预埋芯片混合集成基板制造技术研究

文中基于多层共烧陶瓷基板开展预埋芯片混合集成基板技术的研究。通过对混合集成基板的内应力进行仿真分析,得到了预埋芯片基板工艺中芯片和腔体结构的最佳匹配关系。在多层共烧陶瓷基板腔体中埋置芯片并通过金凸点垂直互连实现电连接。在腔体中填充苯并环丁烯（benzocyclobutene, BCB）介质并将BCB 与多层共烧陶瓷基板表面异质抛光形成平面结构,用于后续薄膜电路工艺的实施。文中详细研究和优化了金凸点芯片垂直互连工艺以及多层共烧陶瓷基板/BCB/Au 异质界面的抛光工艺,制作出了适合后续薄膜工艺的预埋芯片混合集成基板。     

梯度结构对氧化铝/镍梯度涂层抗热应力影响研究

采用“三明治”式梯度结构形式,建立镍基氧化铝梯度陶瓷涂层在热载荷作用下有限元模型,利用弹塑性有限元分析方法,分析梯度层的结构形式、厚度及中间层数等参数对涂层热应力分布的影响。模型采用轴对称结构形式,梯度是由系列理想中间层叠加而成,并假定各层结构材料性能存在微小差别,各中间层材料性能描述符合混合准则要求。结果表明：同无梯度结构陶瓷层相比,梯度结构能有效减缓涂层与基体结合面上的剪应力突变,涂层结合部最大剪应力明显降低;合理的梯度结构能改善涂层内部轴向热应力及剪应力分布,改变热应力分布特征,降低陶瓷层与基体结合面上的剪应力,减少塑性变形,从而防止陶瓷涂层在温度变化时过大剪应力作用下脱落。探讨制备层状结构梯度陶瓷涂层时梯度层结构的设计,并提出采用8层中间层、20 mm厚线性梯度结构就可有效减缓剪应力的突变的结论。     

梯度结构对氧化铝/镍梯度涂层抗热应力的影响

采用"三明治"式梯度结构形式,建立镍基氧化铝梯度陶瓷涂层在热载荷作用下有限元模型,利用弹塑性有限元分析方法,分析梯度层的结构形式、厚度及中间层数等参数对涂层热应力分布的影响。模型采用轴对称结构形式,梯度是由系列理想中间层叠加而成,并假定各层结构材料性能存在微小差别,各中间层材料性能描述符合混合准则要求。结果表明:同无梯度结构陶瓷层相比,梯度结构能有效减缓涂层与基体结合面上的剪应力突变,涂层结合部最大剪应力明显降低;合理的梯度结构能改善涂层内部轴向热应力及剪应力分布,改变热应力分布特征,降低陶瓷层与基体结合面上的剪应力,减少塑性变形,从而防止陶瓷涂层在温度变化时过大剪应力作用下脱落。探讨制备层状结构梯度陶瓷涂层时梯度层结构的设计,并提出采用8层中间层、2.0 mm厚线性梯度结构就可有效减缓剪应力的突变的结论。     

梯度结构对氧化铝陶瓷涂层抗冲击载荷性能的影响

梯度结构陶瓷涂层以其优异的抗热震性表现出巨大的工程应用前景。为推动梯度陶瓷涂层在机械零件表面强化上的应用,采用“三明治”式梯度结构形式,建立镍基氧化铝梯度陶瓷涂层在冲击载荷作用下有限元模型,分析冲击载荷作用下涂层的力学性能,以及梯度层的结构形式、厚度及层数等参数对涂层的力学性能影响。结果表明：较无梯度结构陶瓷涂层相比,梯度结构能有效减缓涂层与基体结合面上的应力突变,涂层内部最大Mises应力明显降低,合理的梯度结构能改善涂层内部Mises应力分布,改变应力分布特征,减缓表面陶瓷涂层的冲击应力,从而防止陶瓷涂层在冲击载荷作用下脱落。最后对制备层状结构梯度陶瓷涂层时,如何进行梯度层结构设计进行了探讨,并提出了采用0.25次方幂指数梯度结构,得出10层中间层就可有效减缓冲击载何、降低Mises应力突变的结论。     

电沉积金刚石钻头工艺研究

本文采用Ni-Co合金电镀液,通过电沉积方法在麻花钻头表面沉积一层或多层金刚石磨料,试验结果表明,所获得的金刚石钻头可以用于玻璃、铁氧体、玛瑙、石材、陶瓷等硬脆性材料的钻削加工.本文对电镀过程中各主要工艺参数的影响进行了试验研究,优化了电沉积工艺参数,并初步分析了加工硬脆性材料的机理.     

电机轴承绝缘涂层的制备技术研究

对电机轴承内环或外环上所喷的一层陶瓷绝缘涂层进行了研究。通过对喷涂工艺及其组织和性能的研究，确定了最佳工艺参数，最终实现防止轴承产生电蚀的目的。     

基于遗传模糊神经网络的工程陶瓷线电极磨削加工参数优化研究

针对在工程陶瓷线电极放电磨削加工的实际操作中加工者难以选取适当的工艺参数的问题,对影响加工效果的工艺参数进行了归纳。采用BP模糊神经网络建立了工程陶瓷线电极磨削加工效果随工艺电参数变化的预测模型,利用粗糙集理论来剔除冗余,对网络模型进行了属性约简和规则约简,并结合遗传算法来优化加工电参数,以获得更好的加工效果;同时根据数值仿真和实验分析,验证了采用优化后的加工电参数对工程陶瓷碳化硼棒料进行加工可获取最佳的加工效果,而且仿真结果与实验结果非常接近。研究结果表明:遗传模糊神经网络模型能够实现对工程陶瓷线电极磨削加工工艺参数的优化,这对实际生产具有一定的参考意义。     

以化学镀为先导工序的陶瓷辉光钎焊

采用化学镀作为先导工艺,使陶瓷表面金属化。然后在辉光炉中进行了陶瓷—陶瓷或陶瓷—金属的无钎剂钎焊。试验表明,选用铜用为镀层材料可有效地改善陶瓷的钎焊性能;只要在足够的镀铜层厚度和合适的工艺参数,可以获得外形美观、无内在缺陷、并具有足够强度的良好接头。对工艺参数的影响、接头微观结构及结合机理进行了探讨。本方法具有广泛的应用前景。     

测试方法对表针整流二极管电参数水平的重要性

整流二极管的电参数是要通过额定值参数和电特性参数来反映,而额定值参数是要通过试验后由电特性参数的测试结果来反映,电特性参数水平则是要通过电测试来确定,整流二极管的电特性指标不但与测试条件、环境条件等有关;更重要的还与测试方法有关,本文论述了测试方法如何影响整流二极管的电参数水平。     

NiTi SMA/PZT复合材料制备工艺

采用溶胶-凝胶法在经不同表面预处理的NiTi形状记忆合金(NiTi SMA)基体上复合锆钛酸铅(PZT)铁电陶瓷薄膜,利用X射线衍射仪和扫描电镜研究了烧结温度对复合材料的陶瓷层及NiTi SMA基体相组成的影响及NiTi SMA基体表面预处理形貌对其与陶瓷层之间复合结构的影响.结果表明:采用650℃烧结、缓慢冷却得到的陶瓷薄膜层具有单一钙钛矿PZT相结构;表面经过腐蚀预处理的NiTi SMA基体与陶瓷层结合良好.     

2Al2铝合金微弧氧化膜性能研究

采用Na2 WO4和Na2SO3电解液对2Al2铝合金进行微弧氧化,研究了微弧氧化陶瓷膜表面形貌、截面组织、显微硬度及耐磨性等性能.结果表明,微弧氧化表面处理可以在2Al2铝合金表面形成致密并与基体结合良好的陶瓷膜,Na2WO4溶液浓度对陶瓷膜颜色、表面形貌、致密度和显微硬度都有影响,但对于陶瓷膜成膜厚度没有显著影响....     

铝的微弧氧化机理与膜层结构的对应关系

叙述了分析了微弧氧化陶瓷膜的生长规律,电流变化规律。根据建立的膜层结构与对应电压的关系模型,研究了微弧氧化陶瓷膜的生成机理。     

Relationship between particle erosion and lamellar microstructure for plasma-sprayed alumina coatings

The lamellar structure determines mechanical properties of a thermal spray coating. A model for the erosion of thermally sprayed ceramic coatings resulting from the debonding of flattened ceramic particles is proposed based on the examination of the erosion mechanism. The relationship between erosion rate and microstructural parameters is established both experimentally and theoretically to reveal main lamellar structural parameters controlling erosion of thermally sprayed ceramic coating. The microstructural parameters include the mean bonding ratio between lamellae and thickness of the lamellae. The erosion rate of plasma-sprayed Al₂O₃ coatings was measured at impact angle of 90° under the fixed erosion test conditions. The correlation of theoretical model with the observed structural parameters and erosion data of alumina coatings was examined. It is revealed that the theoretical relationship agreed well with the observed relation. The results clearly revealed that the erosion of plasma-sprayed ceramic coating was inversely proportional to the mean lamellar bonding ratio. The influences of spray parameters on erosion effected mainly through their influences on the lamellar bonding. The erosion resistance of a thermally sprayed ceramic coating was controlled by coating fracture toughness.     

磁力磨削Al_2O_3-TiO_2陶瓷涂层试验

采用磁力研磨技术进行Al_2O_3-TiO_2陶瓷涂层的精密加工,设计了平面陶瓷研磨的试验装置,通过研究磨粒粒度等参数对表面粗糙度的影响规律,得出精密加工的最优参数。     

硅酸盐体系中添加剂对微弧氧化陶瓷膜层的影响

在硅酸盐体系中,不同的添加剂KCrO3、KMnO4、KClO3、H2O2、Na2WO4等对铸造铝合金微弧氧化生成陶瓷膜的厚度、硬度、致密度有不同的影响。用光学显微镜、显微硬度计等仪器对陶瓷膜分析,结果表明:在其他条件相同情况下,陶瓷膜层随着添加剂的氧化性增强膜层厚度增加,硬度和致密度降低。     

工艺参数对不同尺寸镁合金微弧氧化陶瓷层厚度的影响

研究了电流密度、溶液浓度对不同尺寸镁合金MB8微弧氧化陶瓷层厚度的影响。研究表明,较大面积镁合金试样的陶瓷膜厚度及粗糙度,随电流密度的变化趋势,与小试样一致,但变化幅度较小;本实验条件下,最佳电流密度应控制在2 A/dm2左右;在相同浓度下,大面积使用镁合金试样得到的陶瓷膜层较薄,应增大为原来的2~3倍。     

微弧氧化电源占空比对陶瓷基自润滑复合涂层性能的影响*

为提高柴油机铝合金活塞的可靠性和耐用性,在不同电源占空比下通过微弧氧化实验在铝合金基体上制备得到微弧氧化陶瓷层,利用电泳技术将MoS_2微纳米粒子引入陶瓷层的孔隙中,制备得到陶瓷基自润滑复合涂层。研究微弧氧化电源占空比对陶瓷层和复合涂层微观形貌、厚度和表面粗糙度的影响,并利用往复式摩擦磨损试验机在干摩擦、油润滑条件下对复合涂层的摩擦学性能进行分析。结果表明:随占空比的提高,微弧氧化陶瓷层的厚度、表面粗糙度呈现先增加后减小的变化趋势;随占空比的提高,制备得到的复合涂层的摩擦因数先减小后增大,占空比为60%～70%得到的复合涂层摩擦因数最低,且复合涂层与基体结合状态好,抗磨自润滑性能显著。     

金属基/陶瓷复合双涂层的正接触应力分析

以球形压头为模型，采用I—deasCAD／CAE软件对Hertz弹性接触状态下金属基／陶瓷双涂层系统的应力分布情况进行了理论建模，并基于模型计算了在不同的涂层厚度／接触半宽度比和外涂层／过渡层／基体弹性模量比情况下的应力分布情况。双层系统具有相同的厚度和不同的弹性模量。论述了无涂层弹性半空间体的有限元分析结果与经典的Hertz接触力学解析解结果的一致性，计算结果有助于工程中陶瓷涂层的设计与应用。     

多元陶瓷相在激光熔覆层中的溶解机制研究

激光熔覆层材料以铁基粉末为基础,添加有TiC、WC和SiC多元陶瓷增强相。依据自由能变理论,对激光熔覆过程中的涂层化学反应方向与反应程度进行了热力学分析,研究了所添加陶瓷增强相的溶解机制,结果表明：在设定的工艺参数和激光作用下,涂层表面可产生2 000~3 000 K的高温,通过显微组织分析可以发现,在上述温度范围内陶瓷物质发生了部分甚至完全溶解,且熔池中熔化游离的Fe、Cr、Ni等离子或颗粒先后与陶瓷物质中分解出的Ti、W、Si与C元素发生再反应与互溶,形成了具有一定金属性以及陶瓷相强度和硬度的物质,如FeNi2Ti、Fe-Cr-Ni-Si等新合金相或固溶体,并达到了强化涂层性能的效果。研究结果与理论模型分析结果规律相同。     

纳米结构陶瓷涂层磨削表面残余应力的实验设计

以近年来新出现的纳米结构碳化钨/钴(n-WC/12Co)陶瓷涂层材料为磨削对象,巧妙选择磨削实验用磨床和三种砂轮,利用X射线衍射仪等设备,通过设计磨削参数,为纳米结构陶瓷涂层的磨削实验和表面残余应力的测量及后续研究"磨削参数对磨削表面残余应力的影响规律"提供依据。