The Effect of DC Electrical Potential on Enhancing Sandstone Reservoir Permeability and Oil Recovery

Abstract

The merits of using electrokinetic phenomena to improve reservoir permeability on sandstone reservoir core plugs are investigated with detail clay mineralogy studies. Normal and reverse DC configuration is applied along with waterflood and studies are conducted on single-phase and two-phase fluid saturation conditions. The produced brines are acid digested and analyzed by inductively coupled plasma mass spectroscopy (ICP-MS). In single-phase flow experiments, permeability enhanced 180% with the normal electrode configuration but negligible change is observed in reverse configuration. In two-phase flow 59% and 10% permeability enhancement is observed in normal and reverse configurations, respectively. In addition, 11.6% additional oil is recovered from normal configuration. The results are examined in terms of electrolyte movement and resulting changes within the clay microstructure. In normal electrode configuration, formation of colloidal clay suspension and flowing out along with produced brine is evident. This has resulted in increased pore passage and core permeability, whereas in the reverse configuration, clay structures remained unchanged. The given explanations are supported by ICP-MS and X-ray diffraction results.     

倒装芯片互连凸点电迁移的研究进展

电子产品向便携化、小型化、高性能方向发展,促使集成电路的集成度不断提高,体积不断缩小,采用倒装芯片互连的凸点直径和间距进一步减小和凸点中电流密度的进一步提高,由此出现电迁移失效引起的可靠性问题.本文回顾了倒装芯片互连凸点电迁移失效的研究进展,论述了电流聚集和焊料合金成分对凸点电迁移失效的影响,指出了倒装芯片互连凸点电迁移研究亟待解决的问题.     

高温恒定电流电迁移可靠性试验及结果分析

介绍了评价电迁移可靠性的高温恒定电流试验方法,以电阻值超过初始值10％为失效判据,对某工艺的几组样品进行可靠性评价。该试验方法简便、可靠,适用于亚微米和深亚微米超大规模集成电路的可靠性评价。     

电迁移加速测试模型参数分析及其趋势研究

对电迁移加速测试模型Black方程中参数的内在物理含义进行了研究,指出参数数值本身代表着电迁移的不同失效机理;对其在不同技术节点的数据进行了系统总结,给出了加速参数随着技术发展的变化趋势与合理范围,可以利用加速参数对工艺中的问题提供改进方向,为判断测试结果,测试条件和测试结构是否合理提供了参考基准;讨论了威布尔分布在电迁移测试中应用的可行性与优点,威布尔分布的形状参数为判断测试结果是否合理提供了更直接、有用的参考信息.     

具有冗余设计的铜互连线电迁移可靠性评估

铜互连的电迁移可靠性与晶粒结构、几何结构、制造工艺以及介质材料等因素有着密切的关系。分别试制了末端有一定延伸的互连线冗余结构设计的样品,以及无冗余结构的互连线样品,并对样品进行了失效加速测试。测试结果显示,采用冗余结构设计的互连线失效时间更长,具有更好的抗电迁移可靠性。对冗余结构的失效模式进行了讨论,并结合互连线的制造工艺,指出采用冗余结构设计的互连线可以在有效改善互连线的电迁移特性,而且不会引入其他影响可靠性的因素,是一种有效提高铜互连电迁移可靠性的方法。     

Cu-Ni/Solder/Ni-Cu互连结构的电迁移

采用Cu-Ni/Solder/Ni-Cu互连结构,在加载的电流密度为0.4×104 A/cm2的条件下,得到了界面阴极处金属原子的电迁移.数值模拟揭示了其原因是由于凸点互连结构的特殊性,电子流在流经凸点时会发生流向改变进而形成电流聚集,此处的电流密度超过电迁移的门槛值,从而诱发电迁移.运用高对流系数的热传导方法降低了互连焊点的实际温度,在电迁移的扩展阶段显著减小了高温引起的原子热迁移对电迁移的干扰;因此电迁移力是原子迁移的主要驱动力.在电迁移的快速失效阶段,原子的迁移是热迁移和电迁移共同作用的结果:电迁移力驱动阴极处原子的迁移,造成局部区域的快速温升,从而加剧此处原子的热迁移.     

电流密度对Cu/Sn-9Zn/Ni焊点液-固电迁移行为的影响

采用同步辐射实时成像技术对比研究了不同电流密度对Cu/Sn-9Zn/Ni焊点液-固电迁移行为和界面反应的影响。结果表明,当电流密度为5.0×10~3A/cm~2时,无论电子方向如何,钎料中的Zn原子均定向扩散至Cu侧界面参与界面反应,导致Cu侧界面处金属间化合物(intermetallic compounds,IMC)的厚度大于Ni侧界面处IMC的厚度;而当电流密度升高至1.0×10~4和2.0×10~4 A/cm~2时,钎料中的Zn原子均定向扩散至阴极界面,界面IMC的生长表现为"反极性效应",电流密度越高界面IMC的"反极性效应"越显著。液-固电迁移过程中Cu基体消耗明显,特别是在高电流密度条件下,电子从Ni侧流向Cu侧时,Cu基体的溶解厚度与时间呈现线性关系,电流密度越高Cu基体的溶解速率越快。此外,基于焊点中原子电迁移通量J_(em)和化学势通量J_(chem)对Zn原子和Cu在不同电流密度下的迁移行为进行了研究。     

不同强度恒定磁场下杂色曲霉对PCB-Cu腐蚀行为的影响

目的 研究不同强度恒定磁场下杂色曲霉对PCB-Cu的腐蚀行为与机理.方法 对PCB-Cu试样表面喷涂孢子悬浮液,沿垂直于试样表面方向分别施加不同恒定强度的磁场.采用3D共聚焦显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、拉曼光谱仪,研究杂色曲霉的生长状况,分析表面腐蚀形态和产物组成.采用扫描开尔文探针(SKP)测试分析PCB-Cu上的表面电势变化.结果 通过观察表面形貌可以明显看出,无磁场组霉菌生命活动更旺盛,并且磁场强度越高,对霉菌生长的抑制作用越强,这使得霉菌孢子数量减少、生长状况变差.磁场影响霉菌生长和腐蚀性离子的迁移,在恒定强度为15 mT时,出现腐蚀拐点.通过对腐蚀产物的成分进行测定,表明腐蚀产物成分存在不同,无磁场区比磁场区的O、Cl含量更高.结论 磁场主要通过影响霉菌生长对PCB-Cu的腐蚀起到抑制作用,但是磁场也会影响离子的迁移,进而加速电化学腐蚀,在磁场强度为15 mT时,腐蚀程度最轻微.无磁场的腐蚀产物主要由CuO、少量的Cu2O和铜的氯化物组成,施加磁场后,CuO和铜的氯化物成为主要腐蚀产物.     

Modeling electrokinetically-enhanced aggregate remediation

Electrokinetic remediation is one of the fundamental approaches to remediating contaminated soil, but there is considerable confusion about when and how this approach offers competitive advantages over remediation alternatives. A model is presented that will help remediation engineers determine the potential value of using electromobility-enhanced aggregate remediation to accelerate the rate at which sequestered contamination is transferred to the liquid phase where it can be managed by some other mass transfer process. Simulations are presented to compare the rate of electromobility-enhanced remediation to diffusion-driven remediation of “old contamination” aggregates. Simulations demonstrate that when the contaminated aggregates are small, there is little advantage in electrokinetic acceleration, but when the aggregates are sufficiently large, electromobility-enhanced remediation can accomplish in a short time (days) what would otherwise take a very long time (possibly years) to complete.     

集成电路互连线寿命的工艺缺陷影响分析

在深亚微米和超深亚微米集成电路中,互连线失效是影响集成电路可靠性的主要因素之一。由于在集成电路制造过程中存在着缺陷,缺陷的出现导致了集成电路可靠性的下降,尤其是出现在互连线上的丢失物缺陷加剧了互连线的电迁移效应,因此电迁移失效依然是其主要的失效模式,文中讨论了电路的互连线的寿命模型,分析了丢失物缺陷以及刻蚀工艺的扰动对互连线宽度的影响,提出了新的互连线寿命估计模型．该模型还考虑了线宽、线长和缺陷峰值粒径等因素对导线寿命的影响．利用该模型可以估算出受丢失物缺陷以及刻蚀工艺扰动影响的互连线的寿命变化情况,这对IC电路设计有一定的指导作用．文中还利用模拟实验证明了该模型的有效性。