糙化界面的高分子基金属薄膜延展性研究

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中文摘要：柔性电子中联接电子元器件的互联金属导线多以附着在高分子基底上的薄膜形式存在，此类膜基体系在服役过程中需要承受相对较大的变形。因此，如何改进高分子基金属薄膜的延展性能成为现今制约柔性电子技术发展的关键问题之一。以往的研究中通过对高分子基底进行酸碱腐蚀、喷砂等表面糙化处理，虽然可以有效提高膜/基结合性能，但却很少考虑基底表面糙化处理对提高膜基体系延展性能的影响。本文首先通过实验研究了在含糙化表面的聚酰亚胺基底上附着的Cu 膜的延展性能，结果表明提高基底表面粗糙度能够显著降低Cu 在拉伸条件下的裂纹密度。由于膜基体系表面裂纹的扩展与薄膜表面拉伸正应力分布相关，薄膜表面拉伸正应力的分布将直接影响膜基体系的延展性，本文运用商用有限元软件ABAQUS模拟计算了基底表面糙化处理后，金属薄膜在拉伸状态下的应力分布。在计算模型中，膜基界面被处理成正弦曲线形式的理想化界面，并考虑了金属薄膜的外表面为平直状和与曲线状两种情况。计算结果显示，平直状薄膜表面沿拉伸方向应力分布差异较小，而曲线状薄膜表面拉伸应力分布则随着曲线形式不同表现出较大差异。相对于未糙化基底，糙化基薄膜表面在波谷处具有较大的沿拉伸方向的正应力，该正应力在远离波谷方向则迅速降低。基底糙化处理可显著改变金属薄膜在拉伸状态下的表面拉伸正应力分布，从而达到抑制金属表面裂纹的扩展及降低拉伸后裂纹密度的作用。最后运用内聚力模型模拟膜基界面，研究了在拉伸条件下糙化型界面的损伤分布情况。结果表明，相对于未糙化界面，糙化界面不易发生损伤，而且振幅波长比越大的糙化界面越不容易发生损伤。

作者：

许巍、杨金水、王飞、卢天健

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作者单位：

西安交通大学强度与振动教育部重点实验室,西安 710049

关键词：

柔性电子表面处理金属薄膜延展性能糙化界面正应力分布

主办单位：

中国力学学会

会议名称：

中国力学学会2009学术大会

会议时间：

2009-08-24

会议地点：

郑州

会议母体文献：

中国力学学会2009学术大会论文集

页码：

1-9

出版时间：

2009