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Sn基液态钎焊界面气泡及IMC生长数值模拟研究

Abstract第1-8页
摘要第8-21页
1.Introduction第21-39页
   ·Background第22-23页
     ·Planar Microbubbles第23页
     ·Intermetallic Compounds第23页
   ·Research Trends about Interfacial Voids in Lead-free Solders第23-24页
   ·Research Trends about Intermetallic Compound Growth in presence of Field Gra-dient第24-25页
   ·Use of Synchrotron Radiation Real-time Imaging Technique for Observation of Interfacial Phenomena in Liquid Solder Joints第25-27页
   ·Finite Element Methods and Numerical Simulation Softwares第27-31页
     ·Elmer Multiphysics Software第28-30页
     ·MOOSE Framework第30-31页
   ·Finite Volume Methods and FiPy第31-33页
   ·CALPHAD,Thermodynamics and Chemical Kinetics Softwares第33-35页
     ·Cantera第34页
     ·OpenCalphad第34-35页
   ·Research Objectives and Structural Framework of Dissertation第35-39页
2 Experimental Materials,Procedures and Numerical Methods第39-45页
   ·Introduction第39页
   ·Bubble Growth Experimental Setup第39-40页
   ·Experimental Setup for IMC Growth under Thermomigration第40-41页
   ·Experimental Setup for Bubbles and IMC under Thermal Gradient第41-42页
   ·In-situ Experimental Observation of IMC Growth under Electromigration第42-43页
   ·Numerical Methodology第43-44页
   ·Summary第44-45页
3 Thermodynamic and Kinetic Modelling of Bubble and Liquid Solders第45-53页
   ·Introduction第45页
   ·Related Works第45-46页
   ·Calculation of K_c for Gas Bubble/Liquid Solder Interface through Cantera Soft-ware第46-48页
   ·Thermodynamic description of Sn, Sn-Cu and Sn-Ag-Cu sytem using OpenCal-phad第48-51页
   ·Summary第51-53页
4 Interfacial Bubbles in Liquid-Solid Sn Solder/Cu Substrate第53-81页
   ·Introduction第53页
   ·Related Works第53-54页
   ·Experimental Results for the Bubble Growth Study第54-58页
     ·In-situ synchrotron radiation experiments for the bubble profile observation第54-55页
     ·Scanning electron microscopy images of solder void and affected IMC第55-57页
     ·Experimentally obtained mean diameter of the bubble第57-58页
   ·Mathematical Formulation of the Bubble Growth Model第58-66页
     ·Theory of Diffusion-driven Bubble Growth第58-59页
     ·Numerical Model第59-66页
   ·Experimental observation of the merging phenomena of the multiple bubbles第66-67页
   ·Effective material properties of solders with interfacial bubbles第67-79页
     ·Diffusion coefficient of Cu in composite liquid solders第69-74页
     ·Feedback of interfacial bubbles to thermal gradient第74-79页
   ·Summary第79-81页
5 Increase of Thickness of Cold Side Cu_6Sn_5 IMC in Cu/liquid Sn/Cu and Cu/liquid SnAg/Cu undergoing Thermomigration第81-92页
   ·Introduction第81页
   ·Related Works第81-82页
   ·Results from the Experimental Observation第82-83页
   ·Mathematical Formulation of Thermodiffusion in Cu/liquid Sn/Cu and Numerical Method第83-87页
     ·Theory of thermophoresis in Substrate/molten Solder/Substrate System第83-85页
     ·FEM Formulation of Thermodiffusion Convection Kernel in MOOSE frame-work第85-86页
     ·Numerical Implementation in MOOSE:Finite Element Analysis Software第86-87页
   ·Comparison between Experimental and Numerical Results第87-88页
   ·Inhibitory Effect of Ag_3Sn nanoparticles on the Growth of Cu_6Sn_5 compound第88-89页
   ·Summary第89-92页
6 Increase of Thickness of Anode Cu_6Sn_5 IMC in Cu/liquid Sn/Cu undergoing Electro-migration第92-108页
   ·Introduction第92页
   ·Related Works第92-93页
   ·Determination of product of Diffusion Coefficient and Effective Charge Number第93页
   ·Experimental Results and Discussion第93-94页
   ·Mathematical Formulation of the Electromigration Phenomenon第94-102页
     ·Joule Heating in Solders第97页
     ·Computation of Joule Heating via FEM第97-99页
     ·Computation of Anode IMC thickness via FVM第99-100页
     ·FEM Calculation of Anode IMC thickness第100-102页
   ·Role of Current Density Magnitude and Sample Size in the IMC Thickness In-crease第102-106页
   ·Summary第106-108页
7 Conclusion and Future Work第108-113页
   ·Conclusion第108-111页
   ·Future Work第111-113页
Abstract of Innovation Points第113-115页
创新点(中文)第115-116页
References第116-129页
Published Academic Theses during PhD Period第129-131页
Acknowledgement第131-133页
About the Author第133-135页

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