薄膜残余应力有限元分析研究_张耀平
纳米薄膜力学性能的尺寸相关性及其残余应力分析
纳米薄膜力学性能的尺寸相关性及其残余应力分析
佘慧;王彪
【期刊名称】《纳米科技》
【年(卷),期】2008(005)003
【摘要】系统地分析了纳米薄膜残余应力产生的物理机制,重点讨论了表面应力对纳米薄膜的影响,解释了纳米薄膜特殊的力学性能尺寸相关性,并通过考虑表面应力的有限元模型给出了纳米薄膜单轴拉伸的数值模拟结果.
【总页数】4页(P4-7)
【作者】佘慧;王彪
【作者单位】中山大学工学院,广东,广州,510275;广东省建筑科学研究院,广东,广州,510500;中山大学物理科学与工程技术学院,广东,广州,510275
【正文语种】中文
【中图分类】O484;O369
【相关文献】
1.分子动力学模拟Pb纳米薄膜的结合能和晶格参数的尺寸效应 [J], 齐卫宏
2.铅纳米薄膜熔化温度尺寸效应的分子动力学研究 [J], 齐卫宏;汪明朴
3.尺寸对铜纳米薄膜2p3/2能级偏移的影响 [J], 周兆锋;杨叶子;王艳;博茂林
4.基于XRD的Al_2O_3纳米薄膜残余应力测试 [J], 孔德军;张永康;冯爱新;鲁金忠
5.KH-550改性纳米二氧化钛对芳纶纳米薄膜抗紫外及力学性能的影响 [J], 王丹妮;聂景怡;赵永生;司联蒙;骆志荣;陆赵情
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薄膜材料屈服强度的有限元分析
薄膜材料屈服强度的有限元分析
李芳;王经伟;秦国鹏
【期刊名称】《山西建筑》
【年(卷),期】2008(034)008
【摘要】研究了模拟圆柱压头纳米压痕法计算出圆柱压头压痕下典型的应力分布以及载荷-压深曲线,通过对载荷-压深曲线的研究,确定了圆柱压头压痕法薄膜屈服强度的方法,从而为圆柱接头的应用提供理论基础.
【总页数】2页(P180-181)
【作者】李芳;王经伟;秦国鹏
【作者单位】沈阳建筑大学,辽宁沈阳 110168;沈阳建筑大学,辽宁沈阳 110168;东北大学,辽宁沈阳 110000
【正文语种】中文
【中图分类】TU501
【相关文献】
1.金属薄膜屈服强度的鼓包法表征 [J], 姚春国;王子菡;龙士国;陈龙;邓方鑫
2.铝和铝合金材料拉伸时比例极限与抗拉强度的关系及屈服强度的测定 [J], 郭小璇
3.双屈服面法测量金属材料动高压屈服强度的若干改进 [J], 胡建波;戴诚达;俞宇颖;谭华
4.球形压痕法评价材料屈服强度和应变硬化指数的有限元分析 [J], 崔航;陈怀宁;陈
静;黄春玲;吴昌忠
5.基于HCSR的油船舱段屈服强度有限元分析 [J], 张原瑾
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SiO2 薄膜热应力模拟计算
SiO2薄膜热应力模拟计算1吴靓臻，唐吉玉华南师范大学物电学院，广州（510006）E-mail：tangjy@摘要：薄膜内应力严重影响薄膜在实际中的应用。
本文采用有限元模型对SiO2薄膜热应力进行模拟计算，验证了模型的准确性。
同时计算了薄膜热应力的大小和分布，分别分析了不同镀膜温度、不同膜厚和不同基底厚度生长环境下热应力的大小，得到了相应的变化趋势图, 对薄膜现实生长具有一定的指导意义。
关键词：热应力，SiO2薄膜，有限元，模拟0 引言二氧化硅(SiO2)薄膜因其具有优越的电绝缘性，传导特性等各种性能,加之其工艺的可行性，在微电子及光学和其它领域中有着非常广泛的应用[1]。
随着光通信及集成光学研究的深入，在光学薄膜中占重要地位的多层介质SiO2光学薄膜，是主要的低折射率材料，对光学技术的发展起着举足轻重的作用[2]。
然而，光学薄膜中普遍存在的残余应力是影响光学器件甚至整个集成光学系统性能及可靠性的重要因素。
过大的残余应力会导致薄膜产生裂痕、褶皱、脱落等各种破坏，影响薄膜的使用性能[3]。
此外，光学薄膜中的残余应力还会引起其基底平面发生弯曲导致其光学仪器发生畸变，从而导致整个光学系统偏离设计指标,甚至完全不能工作。
因此有必要对SiO2薄膜残余应力进行深入细致的研究。
前人的研究表明：SiO2薄膜中的最终残余应力是淬火应力和热应力共同作用的结果[4] [5] [6]，而热应力是薄膜应力中不可避免的。
但是现有的热应力理论计算无法得到直观的热应力分布规律,不利于选择最适合的生长环境；若采用实验测试，成本高且也不现实。
本文利用计算机，采用有限元技术,以在BK7玻璃衬底上生长的SiO2薄膜为研究对象,利用有限元软件ANSYS对SiO2薄膜在冷却阶段产生的热应力进行计算与分析, 计算了薄膜热应力的大小和分布，分别分析了不同镀膜温度、不同膜厚和不同基底厚度生长环境下热应力的大小，得到了相应的变化趋势图。
这些结果对SiO2薄膜的实际应用和薄膜应力产生机制的探讨都有一定的意义。
薄膜应力分析及一些测量结果
文章编号:1005—5630(2001)5 6—0084—08薄膜应力分析及一些测量结果Ξ范瑞瑛,范正修(中国科学院上海光学精密机械研究所,上海201800) 摘要:论述了薄膜应力在强激光薄膜应用中的重要性,分析了应力的形成原因及沉积参数、老化条件的关系,给出了应力的简单测试方法及部分结果。
关键词:热应力;形变;沉积;老化中图分类号:O 48415 文献标识码:AStress ana lysis of th i n f il m s and so m e testi ng resultsFA N R u i 2y ing ,FA N Z heng 2x iu(Shanghai In stitu te of Op tics and F ine M echan ics ,Ch inese A cadem y of Sciences ,Shanghai 201800,Ch ina ) Abstract :T he seri ou s influence of stress on h igh pow er laser th in fil m s w as discu ssed in th is p ap er .T he o riginati on of stress and the co rrelati on betw een stress and depo siti on p aram eters and aging conditi on s w ere analyzed .A si m p le stress testing m ethod and som e testing resu lts w ere p resen ted in the con tex t .Key words :therm al stress ;defo rm ati on ;depo siti on ;aging1 薄膜应力研究的重要性薄膜应力在薄膜应用中是一个不容忽视的问题。
薄膜应力测量方法及影响因素研究进展
薄膜应力测量方法及影响因素研究进展马一博;陈牧;颜悦;刘伟明;韦友秀;张晓锋;李佳明【期刊名称】《航空材料学报》【年(卷),期】2018(038)001【摘要】随着薄膜电子器件的尺寸不断减小,薄膜应力成为薄膜器件失效的重要原因.薄膜应力不仅影响薄膜结构而且与薄膜光学、电学、力学等性质相关,因此,薄膜应力逐渐成为薄膜材料研究领域的热点之一.本文综述了薄膜应力的最新研究进展,对比分析了基底曲率法、X射线衍射法、拉曼光谱法等常见的薄膜应力检测方法,概括了薄膜成分比例、基底类型、磁控溅射工艺参数(溅射功率、工作压力、基底温度)和退火等影响薄膜应力的因素.发现基底曲率法适合测量绝大部分薄膜材料,而X射线衍射法、拉曼光谱法只适合测量具有特征峰的材料,纳米压痕法需与无应力样品作对比实验.在薄膜制备和退火过程中,薄膜应力一般发生压应力和张应力的转化,且多个工艺参数共同影响薄膜应力,适当调节参数可使薄膜应力达到最小值甚至无应力状态.最后,结合薄膜应力当前的研究现状提出了未来可能的研究方向,即寻找不同材料体系薄膜应力的精确测量方法以及薄膜应力检测过程中面临的检测范围问题.【总页数】9页(P17-25)【作者】马一博;陈牧;颜悦;刘伟明;韦友秀;张晓锋;李佳明【作者单位】中国航发北京航空材料研究院透明件研究所,北京100095;北京市先进运载系统结构透明件工程技术研究中心,北京100095;中国航发北京航空材料研究院透明件研究所,北京100095;北京市先进运载系统结构透明件工程技术研究中心,北京100095;中国航发北京航空材料研究院透明件研究所,北京100095;北京市先进运载系统结构透明件工程技术研究中心,北京100095;中国航发北京航空材料研究院透明件研究所,北京100095;北京市先进运载系统结构透明件工程技术研究中心,北京100095;中国航发北京航空材料研究院透明件研究所,北京100095;北京市先进运载系统结构透明件工程技术研究中心,北京100095;中国航发北京航空材料研究院透明件研究所,北京100095;北京市先进运载系统结构透明件工程技术研究中心,北京100095;中国航发北京航空材料研究院透明件研究所,北京100095;北京市先进运载系统结构透明件工程技术研究中心,北京100095【正文语种】中文【中图分类】O369【相关文献】1.VDT搜索作业绩效影响因素及其测量方法研究进展 [J], 罗俊浩;廖斌;王泰鑫2.PICC尖端定位测量方法及影响因素的研究进展 [J], 韩娟;李蓉梅3.薄膜应力激光测量方法分析 [J], 王成;马莹;张贵彦;肖孟超;甘志宏;缪同群;钱龙生4.薄膜应力测量方法进展 [J], 王生钊;张丹5.捏力测量方法及影响因素研究进展 [J], 孙嘉琪;徐红旗因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于膜系设计控制薄膜残余应力的研究
构 薄 膜 。假 设 等 价 薄 膜 材 料 的 等 双 轴 拉 伸 错 配 应
变 是 平 行 于 界 面 且 各 向 同 性 的 ，其 相 对 基 片 的 错
配 应 变 为 εm (r,z)， 错 配 应 变 依 赖 于 距 界 面 的 距
离，是参量 z 的函数，如图 1 所示。在薄膜体系中
建立坐标系，坐标原点在基片中平面的中心处，
single- layer film sanples
如果薄膜很薄，则可以认为 εm(r,z)是与薄膜 厚 度 无 关 的 量 。 此 外 ，错 配 应 变 的 物 理 原 点 是 非 实 质 的 ，错 配 应 变 在 整 个 薄 膜 材 料 空 间 上 分 布 是 均 匀 的 ，这 样 εm(r,z)是 系 统 参 数 ，它 没 有 必 要 代 表材料里的任何实际地方 [2]。这里以 εm 代替，可 以得到：
Msh s i = 1
fi=
Ma εmaha ,材料 a （8）
Mb εmbhb ,材料 b
该 式 的 实 际 意 义 在 于 ：可 以 通 过 测 量 多 层 结
构 薄 膜 的 曲 率 来 分 析 薄 膜 内 的 残 余 应 力 值 。需 要
说 明 的 是 ，该 结 论 仅 对 薄 膜 厚 度 很 小 ，薄 膜 厚 度
第 46 卷第 1 期 2009 年 1 月
真 空 VACUUM
Vol. 46, No. 1 Jan. 2009
基于膜系设计控制薄膜残余应力的研究 *
夏志林，薛亦渝，郭培涛，黄才华，李展望，傅志伟
（武汉理工大学 材料科学与工程学院，湖北 武汉 430070）
摘 要：残余应力大的薄膜，容易产生脱膜现象，使得薄膜失去所需功能 。在激光薄膜领域，残余应力也
纳米压痕仪测硬度
利用纳米压痕测量表层残余应力摘要经过差热收缩，薄铜箔产生等量的双轴残余应力（高达约175兆帕）。
随后，这些箔片在位移控制下出现压痕后测量负载—位移—时间特性。
实验发现，随着（拉伸）残余应力的增加，渗透到一定深度（一定时间内）所需的应用负载减小，这与有限元模型测试结果（包括塑性和蠕变）相符。
本文主旨就是关于这种变化的灵敏度。
实验观察到，相对较小的残余应力变化（几十兆帕的顺序排列）能产生影响。
这种影响应通过他们对纳米反应的影响检测出。
鉴于这种技术在表征（平面）表层残余应力特别是点对点变化的映射（对应获得准确的绝对值）的潜力，这是令人鼓舞的。
与此相反，它表明残余应力水平变化产生的硬度变化更小且更难分析。
materialia2011学报，爱思唯尔公司出版，保留所有权利。
关键词：纳米压痕；有限元分析；残余应力；无损检测1.介绍一般（平面）残余应力会影响屈服和塑性应变性能，它的存在影响试样近表区压痕响应。
曾有人提出这些压力可运用纳米压痕技术检测和测量。
这是个吸引人的想法，因为它能让这样的残余应力以无损的方式得到快速测量，可能他们能在成分表面被映射—例如，在焊缝。
Tsui et al. [1]研究了纳米压痕技术通过强加弯矩产生的残余应力对硬度（H）和杨氏模量（E）值的影响。
正如预期的一样，实验数据表明E对残余应力并无依赖（测量接触面积修正后）。
但是修正后硬度也不受残余应力的影响，一般来说硬度是受影响的（假设他们有一个偏差分量）。
然而，他们的数据有一定的干扰性，这些实验里，针对对残余应力减小水平的敏感度很低。
其他组在应用残余应力下测到了硬度变化。
Tsui et al. [1]组表明，当堆积发生，传统硬度测量方法容易产生错误。
考虑到压头与试样的实际接触面积使得不确定因素增多，这的确是很有可能的。
事实上，任何依靠压头面积函数的分析都有这种局限—至少对表现明显堆积的材料压痕是这样。
随即的文献5，作者提出了相同的有限元模型（FEM）模拟，模拟表明，除大的（拉伸）残余应力的情况以外，硬度不受残余应力影响。
薄膜材料的力学行为和应力分析
薄膜材料的力学行为和应力分析薄膜材料是一种在实际生活中广泛应用的材料，它具有轻薄、柔软、透明等特点，被广泛应用于电子产品、光学器件、医疗器械等领域。
薄膜材料的力学行为和应力分析对于材料的设计和应用具有重要意义。
薄膜材料的力学行为是指在外力作用下，薄膜材料发生的形变和变形。
由于薄膜材料的厚度相对较小，所以其力学行为与传统的块体材料有所不同。
首先，薄膜材料的弯曲刚度较大，即在外力作用下，薄膜材料发生弯曲变形的能力较强。
其次，薄膜材料的拉伸和压缩性能较差，容易发生撕裂和破坏。
此外，薄膜材料的表面张力也会影响其力学行为，使其在表面上形成一定的应力分布。
对于薄膜材料的力学行为进行应力分析是十分重要的。
应力分析可以帮助我们了解薄膜材料在外力作用下的变形情况，从而指导材料的设计和应用。
在薄膜材料的应力分析中，常用的方法有力学模型法和有限元分析法。
力学模型法是一种基于物理原理和假设的分析方法。
通过建立适当的力学模型，可以计算出薄膜材料在不同应力状态下的应力分布和变形情况。
常用的力学模型有薄板理论、弹性薄膜理论等。
薄板理论假设薄膜材料在平面内的应力分布均匀，可以用平面应力或平面应变假设进行分析。
弹性薄膜理论则考虑了薄膜材料的弯曲和拉伸性能，可以更精确地描述薄膜材料的力学行为。
有限元分析法是一种数值计算方法，通过将薄膜材料划分为有限个小单元，建立数学模型，并利用计算机进行模拟计算，得到薄膜材料在不同应力状态下的应力分布和变形情况。
有限元分析法可以考虑薄膜材料的非线性和非均匀性，能够更精确地模拟和分析薄膜材料的力学行为。
在实际应用中，薄膜材料的力学行为和应力分析对于材料的设计和应用具有重要意义。
例如，在电子产品中，薄膜材料常用于制作柔性电路板和触摸屏等部件。
对于这些部件的设计和制造，需要考虑薄膜材料在外力作用下的弯曲和变形情况，以确保其正常工作和可靠性。
此外，在光学器件和医疗器械中，薄膜材料的力学行为和应力分析也会影响其光学性能和使用寿命。
NiTi薄膜残余应力测试方法的探讨
第26卷第1期 2007年1月实验室研究与探索RESE ARCH AND EXP LORATI ON I N LABORAT ORYV ol.26N o.1 Jan.2007 NiT i 薄膜残余应力测试方法的探讨周伟敏, 周平南, 吴廷斌(上海交通大学材料科学与工程学院,上海200030)摘 要:介绍了适用薄膜残余应力测量的弯曲法和X 射线掠射法,重点介绍了一种新型测量薄膜残余应力的方法—纳米压痕法,并采用非球形压头纳米压痕法测量了NiT i 薄膜的残余应力,对薄膜残余应力的测量进行了有益的探讨和尝试,结果表明纳米压痕技术可作为定性测量薄膜残余应力的有效手段。
关键词:残余应力;NiT i ;薄膜中图分类号:T B302,T B34 文献标识码:A 文章编号:1006-7167(2007)01-0016-03The Re sidual Stre ss Study of NiT i Thin Films by NanoindentationZHOU Wei 2min , ZHOU Ping 2nan , WU Ting 2bing(School of Materials Science and Eng.,Shanghai Jiaotong Univ.,Shanghai 200030,China )Abstract :This paper introduced the methods for estimating residual stresses of thin films.They are X 2ray glancing ,contour method and nanoindentation method.NiT i thin films on silicon wafer were prepared by magnetron sputter 2deposited method.The residual stress of NiT i thin films was measured by the three methods.The experimental results show that the nanoindentation method can be used to estimate the residual stresses of thin films qualitatively.K ey w ords :residual stresses ;NiT i ;thin filmC LC number :T B302,T B34 Document code :A Article ID :1006-7167(2007)01-0016-03收稿日期:2006-01-19基金项目:上海市科委基金项目(编号:0452nm054)作者简介:周伟敏(1967-),女,上海人,博士,副研究员,研究方向:材料物理性能、形状记忆合金、材料相变等。
压电多层膜悬臂梁受力的有限元仿真
2.1有限元模型的建立
压电多层膜悬臂梁自由端受外力F作用后，如图1(a)所示。 梁的横截面，如图1(b)所示。悬臂梁结构包括四层，分别为基底 层1、过渡层2、电极层3和压电层4,各层材料包括基底层1为聚 酰亚胺(PI)、过渡层2为二氧化硅(S©)、电极层3为钳(Pt),压电 层4为错钛酸铅(PZT)薄膜。每一层的长度Z为1000|im,宽度b远 小于长度Z及厚度ho各层厚度t分别为tt=25|JLm, i2=0.5p,m, t,= 0.2p,m,Z4有 O.l|JLm,O.5|JLm, 1.5»m和 10|xm 四个水平，总体结构的 厚度为屁各层材料的力学性能参数与几何参数，如表］所示。
关键词:压电多层悬臂梁;错钛酸铅(PZT);微机电系统(MEMS.Micro-Eletronics Mechanical System) ;ABAQUS软件；
中性层；曲率半径
中图分类号:TH16;TP211.1文献标识码:A 文章编号:1001-3997(2021)07-0255-04
Finite Element Simulation of Piezoelectric Multilayer Cantilever Beam
电层PZT厚度进行了数值仿真模拟分析。通过比较不同膜厚在 外力F作用下对最大挠度和固定端等效应力的影响,尽量使
悬臂梁最大挠度最大化，等效应力最小化，以得到灵敏度更高，使
以错钛酸铅(PZT)作为压电薄膜材料,建立了一个多层膜悬 臂梁结构，并对其自由端在受到外力F作用下发生的弯曲变形进 行了仿真模拟。悬臂梁自由端受到外力后发生弯曲变形，运用 ABAQUS有限元软件及梁的力学理论分析梁固定端的应力情况。 设曲率半径为P，可采用梁理论进行分析，分析微悬臂梁在受不同
薄膜力学的应力分布分析
薄膜力学的应力分布分析薄膜力学是关于薄膜在外力作用下变形和应力分布的研究。
在不同应用领域中，如电子设备、太阳能电池、光学涂层等，对薄膜力学的应力分布进行准确的分析至关重要。
本文将探讨薄膜力学的应力分布分析。
一、薄膜应力的类型薄膜力学中，应力可以分为两类：内应力和外应力。
内应力指的是薄膜内部由于热膨胀、晶格失配等原因引起的应力。
外应力则是来自于外界的作用力，例如机械载荷或热膨胀。
薄膜中的应力分布会在内应力和外应力的共同作用下形成。
二、应力分布模型在薄膜力学中，一般采用应力分布模型来描述薄膜中应力的变化情况。
其中最常用的模型是平面应力模型和薄膜弯曲模型。
1. 平面应力模型平面应力模型假设薄膜在平面内的形变很小，可以忽略薄膜的弯曲。
在这种情况下，应力只在薄膜平面内分布。
通过平面应力模型，可以得到应力分布在薄膜表面上的等高线图。
等高线的密集程度表示应力的大小。
2. 薄膜弯曲模型薄膜弯曲模型考虑了薄膜的弯曲效应。
薄膜在外力作用下会发生弯曲，产生弯曲应力。
通过薄膜弯曲模型，可以计算出薄膜中的曲率和应力的分布情况。
弯曲应力在薄膜中的分布是非均匀的，通常在薄膜的边缘处应力较大。
三、应力分布分析方法对于薄膜力学的应力分布分析，有多种方法可以采用。
下面介绍几种常用的方法。
1. 解析方法解析方法是通过建立薄膜力学的数学模型，应用弹性力学理论进行求解。
这种方法可以得到精确的应力分布解析解，但通常限制于简单几何形状和边界条件。
当薄膜的几何形状复杂或边界条件不规则时，解析方法的应用会变得困难。
2. 数值模拟方法数值模拟方法是通过数值计算的方式来模拟薄膜力学的应力分布。
其中最常用的方法是有限元法。
有限元法将薄膜划分为许多小单元，通过求解每个单元的力学方程，得到全域的应力分布。
数值模拟方法可以应用于各种复杂几何形状和边界条件，但需要计算机软件的支持，计算量较大。
3. 实验方法实验方法是通过实验手段来测量薄膜力学的应力分布。
常见的实验方法包括压痕法、晶体衬底法等。
PI基体上金属多层薄膜界面应力的有限元分析
图 １ 典 型 的 结 构
√
６。 ａ
通过有 限元方法 分析得 出， 面剪 应力最 大值出现 在界 面角 界
这与文献 ［ ］ ７解析解得出 的结果相 同。表 ２显示不 同网格 划 度很大 ， 因此这里的 网格密度也最 高。并假设 膜层与 基体 间是 理 点处 ， 分情况下界 面最大剪应力与文献 ［ ］ ７ 中解析法计 算的最大剪应 力。 想 的粘结界 面 ， 由于左右构型对称 ， 中只取一 半进行 分析。图 １ 文 显示 的是典 型结 构 ， 中 ｆ Ｓ 其 和 分别为 薄膜 和基体 。
中的影响。
√ ［
广 －
］ ） 眦１ ’
Ｆ（
Ｆ ）『 （ ：
一 号
Ｃ Ｅ ／Ｅｆ ｏ ￡
，
为基
其中， 为 ０ １ ～１之问的值 ； ｅ为对基体施加 的应变 ； 根据 以上算例 得到最大界面剪应力 ：
ｒ 一 ＿３． ｅ １
Ｅ， Ｇ １ 弹性基体 上纳米铜 单层薄膜端 部应 力集 中有 限元分析 体弹性模量 ； 为薄膜 弹性模 量 ； 为基体剪 切模 量。 纳米金属单 层薄膜－ Ｐ （ ｏ ｉ ｉ ） － ＩＰ ｌ ｒ ｄ 基体 系统 ， Ｉ ｙｎ ｅ Ｐ 具有 较好 的 弹性 ， 不考虑基体 塑性 的影 响。铜薄膜 也 暂不 考虑 塑性 的影 响 ， 材料常数 （ 见表 １ 。由于基体 的厚度远 大于 薄膜 的厚度 ， 时基 ） 此 体 可看作半无 限大体 ｌ， ， 由于在界 面特别 是角 点处 的应力 梯 ５ ］又 ６
８
０２ ．８
由表 ２可 以看 出， 照文 中的方 法 计算 的界面 剪应 力 ， 按 随着
一种薄膜应力控制方法[发明专利]
![一种薄膜应力控制方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/7d91c03b773231126edb6f1aff00bed5b9f373c3.png)
[19]中华人民共和国国家知识产权局[12]发明专利申请公布说明书[11]公开号CN 101457347A [43]公开日2009年6月17日[21]申请号200810186291.2[22]申请日2008.12.22[21]申请号200810186291.2[71]申请人中国航天科技集团公司第五研究院第五一○研究所地址730000甘肃省兰州市94号信箱研究发展处[72]发明人陈学康 曹生珠 蒋钊 吴敢 杨建平 王瑞 尚凯文 [74]专利代理机构北京理工大学专利中心代理人张利萍[51]Int.CI.C23C 14/35 (2006.01)C23C 14/14 (2006.01)C23C 14/58 (2006.01)C23C 14/54 (2006.01)权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页[54]发明名称一种薄膜应力控制方法[57]摘要本发明涉及一种薄膜应力控制方法，属于航天器热控领域。
该方法采用磁控溅射薄膜沉积技术在聚合物薄膜上沉积锡薄膜和铝薄膜，然后抽真空并加温，使锡薄膜和铝薄膜之间形成锡铝合金，使晶格产生膨胀畸变，来引入相反的应力与已经存在的本征压应力相抗衡，在宏观上呈现较为平整的薄膜。
本发明可以用于卫星热控用微机械百叶窗窗页薄膜和柔性热控薄膜的应力控制技术，此方法适应性强，适用性广，不影响薄膜质量，对应力的控制具有其特有的优势，应用前景广阔。
200810186291.2权 利 要 求 书第1/1页 1.一种薄膜应力控制方法，其特征在于控制方法如下：第一步，采用磁控溅射薄膜沉积技术在厚度为13um-25um的聚合物薄膜上沉积一层厚度为50nm-100nm的锡薄膜；第二步，采用磁控溅射薄膜沉积技术在第一步完成的锡层上面再沉积一层厚150nm-300nm的铝薄膜；第三步，将第二步完成的样品放置到真空烘箱中，抽真空使真空度降低到小于0.1Pa，然后加温到100℃-300℃，保持5-30分钟，使铝和锡之间形成合金，应力控制完成。
多层薄膜热应力模拟
多层薄膜热应力模拟
郭学敏;朱平
【期刊名称】《应用力学学报》
【年(卷),期】2020(37)2
【摘要】针对MEMS器件和光电器件的薄膜结构在高温下产生的应力与应变会严重影响器件结构与功能的问题,本文采用Suhir异质生长薄膜热应力计算理论分析了三层薄膜结构的热应力大小分布情况,得到了不同镀膜温度、膜厚、基底厚度等条件下的热应力变化趋势,解决了困扰有限元分析的奇异点问题。
通过分析模型与有限元分析结果的比对,得到该计算模型的应力分布较为符合有限元分析的结果,最大剪切应力差距约为6.1%。
列举了一个通过分析关系对材料进行优化的实例。
这些研究结果对恶劣工作环境下的MEMS器件以及光电子器件的薄膜设计具有一定的借鉴意义。
【总页数】8页(P743-749)
【作者】郭学敏;朱平
【作者单位】中北大学仪器与电子学院
【正文语种】中文
【中图分类】TB121
【相关文献】
1.MCM低温共烧多层陶瓷布线基板热应力的模拟与分析
2.多层薄膜微结构热应力计算
3.多层红外光学薄膜的热应力分析
4.多层薄膜结构中的热应力分析
5.多层薄膜的热应力研究
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