论文部分内容阅读
可穿戴电子器件、柔性太阳能电池等新型微电子制造工艺日益迫切地需要一种高效、低成本的方法将在半导体基板上制备的功能元件集成至柔软基底或曲面基底上。基于粘弹性图章/固体元件界面粘附率相关性的动力控制转印方法具有操作简单、成本低廉的特点,是目前所有的微电子转印技术中最有应用前景的方法之一,是当前研究的热点和重点。我们用当前的制备工艺在晶圆片上刻蚀出硅条,并用PDMS图章将其剥离,结果显示剥离速度越大,转印效率越高;用包含内聚力单元的有限元模型对这一实际过程进行模拟,给出了在剥离过程中硅条内部Mises应力的分布与演化,并给出了转印效率与剥离速度之间的关系,这一关系与实验结果在趋势上符合较好。还利用有限元模拟研究了图章材料粘弹性参数对转印效率的影响,结果表明,转印效率随着瞬时松弛模量增加而下降,随着松弛模量比增加而上升,而弛豫时间对转印效率没有显著影响,对图章材料的选取具有一定的指导意义。讨论了在剥离构型中界面断裂能具有角度相关性的两种机理,并对粘弹性体/刚体界面的剥离试验进行了有限元模拟和实验研究。第一种机理是,在剥离速度相同的情况下,剥离角度越大,粘性耗散越多,从而由粘性耗散引发的界面断裂能愈大;第二种机理是,本征界面断裂能随着模态混合比的变化而变化。有限元模拟印证了第一种机理,但是没有考虑本征界面断裂能随着角度的变化。对聚丙烯胶带-丙烯酸酯胶/PMMA界面进行的剥离试验表明,在同一剥离速度下,随着剥离角的增大,界面断裂能先增大后减小,在90°时最大,本征断裂能随剥离角的变化规律也是如此。实验结果印证了第二种机理并展现了实际情况下本征断裂能角度相关性的复杂性。最后,本文推导了弹性体/刚体界面稳态剥离时的剥离力与剥离角、剥离臂几何与模量以及内聚力本构之间的关系,并给出了基于此关系的内聚本构参数反演框架。为将来设计一种直接通过剥离试验结果反演内聚本构参数的方法打下基础。