聚酰亚胺基/铜薄膜复合结构界面损伤破坏的数值模拟研究

摘要

膜/基结构是复合材料科学和电子学中应用较为广泛的一种材料体系。在实际使用中，残余应力和外加应力影响下的形变是造成膜/基界面损伤和破坏的重要原因。柔性高分子如聚酰亚胺基铜薄膜是在微电子和柔性电子领域广泛使用的复合体系，需要其承受较大形变，即对该体系延展性能提出较高要求。本文运用内聚力模型Cohesive zone model模拟了这一体系在变形过程中界面损伤和破坏的机理和影响因素，着重讨论了界面结合强度对界面损伤和破坏的影响。结果表明，柔性高分子基铜薄膜界面失效主要是由薄膜和基底的相对滑移产生界面损伤造成的，界面损伤首先产生于界面的边缘处，随后向界面内部扩展。通过提高界面剪切强度，可以有效的抑制界面损伤的发生，从而提高膜基结构的延展性能。相比而言，界面拉伸强度的提高对提高膜基系统延展性能的作用不明显。此外，界面断裂能也是膜基体系延展性能的重要参数，界面断裂能大的膜基体系，其延展性能也相对较强。