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可再生能源用于工艺热机会研究。...
• A2EP 准备了一份关于可再生能源应用于工艺加热的市场潜力的评估报告。 • A2EP、Climate-KIC、维多利亚可持续发展局和规划、工业和环境部 (NSW) 向潜在参与者传播了有关该计划的信息。 • 指导委员会审查了 19 份企业参与该计划的意向书 (EOI)。EOI 包括对目前使用的化石燃料工艺加热技术的描述以及评估可再生替代品的提案。 • 指导委员会选择了 10 家企业参与预可行性研究，以评估这些企业 EOI 中所含提案的技术和商业可行性。
二维材料的热机械纳米切割 - Infoscience
为了生产二维材料的纳米结构，通常使用自上而下的技术，例如光刻[6]、电子束光刻（EBL）[7]和离子束光刻[8]。最近观察到，使用电子或离子的光刻技术可能会导致二维材料的结构损伤[9]或增加抗蚀剂污染，而这些污染需要通过等离子清洗去除。[10]激光烧蚀是一种无抗蚀剂的一步式替代方法[11–13]，但光学衍射极限阻碍了其在需要亚微米分辨率的场合使用。自下而上的技术，例如化学气相沉积和位置选择性生长[14,15]，可实现可扩展性和高分辨率。然而，复杂器件结构的可重复制造和器件集成仍未解决。扫描探针光刻（SPL）包含一组纳米光刻技术，可实现需要超高分辨率的独特应用。 [16] SPL 的工作原理基于纳米探针和表面之间的各种物理和化学相互作用，并且已应用于 2D 材料的机械划痕、[17] 局部氧化、[18,19] 和浸笔工艺。[5] 具体来说，热扫描探针光刻 (t-SPL) 是一种新兴的直写方法，它使用加热的纳米尖端进行 2D 和 3D 减材/增材制造。[20–22] t-SPL 的图案创建是通过使用加热的纳米尖端连续压痕样品同时扫描样品来完成的。除了超快写入之外，还可以用冷尖端对样品进行成像，类似于传统的原子力显微镜 (AFM)，从而实现闭环光刻和图案叠加。在这里，我们表明，通常应用于可升华聚合物的热机械压痕技术也允许直接切割 2D 材料。为此，我们在环境压力和温度下使用 t-SPL，通过加热的纳米尖端局部热机械切割 2D 材料的化学键。展示了单层 MoTe 2 的 20 纳米分辨率图案，以及它对其他 2D 材料（如 MoS 2 和 MoSe 2）的适用性。相对于 EBL，所提出的技术不需要高真空并可避免电子诱导损伤，因此可以非常经济高效的方式轻松实施，以制作高质量 2D 纳米结构的原型和制造。对于大多数应用，2D 材料的功能性纳米结构必须通过光刻技术进行图案化。在这里，我们开发了一种用于单层 2D 材料的一步光刻技术，也称为直接纳米切割，使用热机械压痕法，如图 1 a 所示。为此，我们将 2D 材料薄片直接转移到 50 纳米厚的可升华聚合物层上，该层由旋涂机制成，然后通过热机械压痕法进行图案化。
SiO2-环氧纳米复合材料的开发及其热机械性能
环氧树脂广泛用于电路板层压板、结构复合材料、粘合剂和表面涂层 [1]。热固性聚合物的交联度更高。环氧树脂具有更好的机械、物理和摩擦学性能，因此被用于结构应用。环氧树脂具有高模量、抗疲劳、低蠕变，并且在高温下也能很好地工作 [2-4]。交联密度越高，断裂韧性、抗裂纹起始和生长的刚度越低，这反过来限制了环氧树脂在现代应用中的使用 [5]。在环氧树脂固化过程中，交联链中会产生应力，这会降低断裂韧性、降低抗裂纹起始能力以及由于塑性变形而限制空隙的增长 [6,7]。通过改变环氧树脂的组成并混合不同的纳米填料作为第二阶段，可以应对这些挑战，从而实现高级复合材料应用 [8,9]。环氧树脂与纳米填料的混合可提高断裂韧性、刚度和强度[10]。这些纳米填料包括无机纳米颗粒，如粘土[11]、Al2O3[12]、ZrO2[13,14]和TiO2[4]。加入无机纳米填料如碳纳米管[15]和SiO2[5]后，表现出良好的机械性能，有趣的是，环氧树脂的韧性增加了，而基本性能没有改变。基质形态的变化主要是由于纳米填料渗透到致密的环氧交联网络之间。在目前的研究中，我们尝试生产SiO2/环氧树脂纳米复合材料。选择超声波技术，通过改变纳米填料的浓度来改变填料的粒径。
面向夏季高峰电力需求的节能微电网，集成太阳能碟式斯特林热机和柴油机组
摘要：温室气体排放造成的环境空气污染以及世界人口增长导致的对电力和水的巨大需求可以说是全世界面临的主要挑战。本研究提出了一种新的节能微电网结构，以应对夏季高峰电力负荷。在拟议的结构中考虑了两种辅助服务，包括太阳能斯特林发动机和柴油机，以减少极端炎热天气下互联能源网络的连续断电并消除大规模停电。这些服务是提供负荷和最小化整个能源采购成本的有效解决方案，是生产方管理策略。所提出的模型的目标是考虑到柴油-斯特林联合供电系统的技术限制，最小化柴油机的燃料成本和当地电网的发电成本。通过将模型应用于测试案例微电网，从经济环境方面评估了太阳能斯特林循环和柴油机在提供夏季高峰电力负荷方面的最佳使用情况，验证了该模型的高性能。
表面贴装电子元件组装中无铅焊点的热机械可靠性
3.2.1 方法论 ................................................................................................ 94 3.2.2 实验细节 ................................................................................................ 95 3.2.3 测试载体描述 ........................................................................................ 96 3.2.4 测试载体 1：回流曲线验证的影响 ........................................................ 96 3.2.5 测试载体 2：应变率验证的影响 ............................................................. 98 3.2.6 测试载体 3：CSH 验证的影响 ............................................................. 101 3.2.7 测试载体 4：空洞验证的影响 ............................................................. 104 3.2.8 测试载体 5：ATC 对焊点长期可靠性的影响 ............................................. 106
铟互连和凸块下金属化的热机械可靠性和电气性能
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空洞对焊点热机械可靠性的影响
摘要 尽管空洞的存在及其对焊点可靠性的影响一直是人们讨论的话题，但其存在与否以及空洞对焊点可靠性的影响一直存在争议。在本文中，我们重新回顾了以前关于各种空洞类型、其起源及其对焊点热机械性能的影响的研究。我们重点研究由焊膏和合金特性导致的宏观空洞、金属间微空洞和收缩空洞。我们将文献结果与我们自己的实验数据进行比较，并使用疲劳裂纹萌生和扩展理论来支持我们的发现。通过一系列示例，我们表明宏观空洞的大小和位置并不是影响焊点机械和热疲劳寿命的主要因素。事实上，我们观察到，当这些空洞面积符合 IPC-A-610（D 或 F）或 IPC-7095A 标准时，宏观空洞对热循环或跌落冲击性能没有任何显著影响。
封装材料对无铅焊点热机械循环过程中拉伸应力的影响
摘要 电子组件使用各种具有不同机械和热性能的聚合物材料来在恶劣的使用环境中提供保护。然而，机械性能的变化（例如热膨胀系数和弹性模量）会影响材料的选择过程，从而对电子产品的可靠性产生长期影响。通常，主要的可靠性问题是焊点疲劳，这是电子元件中大量故障的原因。因此，在预测可靠性时，有必要了解聚合物封装（涂层、灌封和底部填充）对焊点的影响。研究表明，当焊料中存在拉伸应力时，由于聚合物封装的热膨胀，疲劳寿命会大大缩短。拉伸应力的加入使焊点处于周期性多轴应力状态，这比传统的周期性剪切载荷更具破坏性。为了了解拉伸应力分量对微电子焊点疲劳寿命缩短的影响，有必要将其分离出来。因此，我们构建了一个独特的样本，以使无铅焊点经受波动的拉伸应力条件。本文介绍了热机械拉伸疲劳样本的构造和验证。热循环范围与灌封膨胀特性相匹配，以改变施加在焊点上的拉伸应力的大小。焊点几何形状的设计具有与 BGA 和 QFN 焊点相关的比例因子，同时保持简化的应力状态。进行了 FEA 建模，以观察焊点在热膨胀过程中的应力-应变行为，以适应各种灌封材料的特性。焊点中轴向应力的大小取决于热膨胀系数和模量以及热循环的峰值温度。样本热循环的结果有助于将由于灌封材料的热膨胀而导致焊点经历的拉伸应力的大小与各种膨胀特性相关联，并为封装电子封装中焊点的低周疲劳寿命提供了新的见解。简介大量电子元件故障归因于焊点疲劳故障。航空航天、汽车、工业和消费应用中的许多电子元件都在波动的温度下运行，这使焊点受到热机械疲劳 (TMF) 的影响。电子组件中的焊料疲劳是温度波动和元件与印刷电路板 (PBC) 之间热膨胀系数 (CTE) 不匹配的结果。在温度变化过程中，PCB 和元器件 CTE 的差异会引起材料膨胀差异，从而使焊点承受剪切载荷。为了减少芯片级封装 (CSP) 中焊点所承受的剪切应变，人们使用了各种底部填充材料来限制焊点的变形。芯片级焊料互连（例如倒装芯片封装中的焊料）尤其受益于底部填充材料，因为它可以重新分配热膨胀应力，从而限制施加在焊料凸点上的应变。除了限制剪切应变之外，底部填充材料的膨胀还会导致球栅阵列 (BGA) 焊点产生较大的法向应变。Kwak 等人使用光学显微镜的 2D DIC 技术测量了热循环下焊点的应变 [1]。他们发现，CTE 为 30 ppm/ºC 且玻璃化转变温度 (T g ) 为 80ºC 的底部填充材料在 100ºC 的温度下可以产生 6000 µƐ 的平均法向应变。这些高法向应变并不像 BGA 封装中的剪切应变那样表现出与中性点距离相同的依赖性。法向应变的大小与 CTE、弹性模量 (E)、封装尺寸和温度有着复杂的依赖关系。法向应变的增加使焊点受到剪切应变和轴向应变的组合影响，这反过来又使焊点在温度波动的条件下受到非比例循环载荷。
封装材料对热机械期间拉伸应力的影响
抽象电子组件使用具有不同机械和热性能的各种聚合物材料，以在恶劣的使用环境中提供保护。然而，机械性能的可变性，例如热膨胀系数和弹性模量，通过对长期对电子设备可靠性产生的不确定性引入不确定性来影响材料选择过程。通常，主要的可靠性问题是焊接关节疲劳，其造成了电子组件的大量故障。因此，在预测可靠性时，有必要了解聚合物封装（涂料，盆栽和底部填充物）对焊接接头的影响。已经表明，由于聚合物封装的热膨胀，焊料中存在拉伸应力时，疲劳寿命大大降低。将拉伸应力受试者焊接到环状多轴应力状态中，发现比常规的循环剪切负荷更具破坏性。为了理解其对微电子焊接关节的疲劳寿命的影响，必须隔离拉伸应力成分。因此，为了使无PB的焊接接头构造出独特的标本，以使其符合波动的拉伸应力条件。本文介绍了热机械拉伸疲劳标本的构建和验证。热循环范围与盆栽膨胀特性相匹配，以改变焊接接头施加的拉伸应力的大小。焊接接头几何形状的设计具有比例因子，该比例因子与BGA和QFN焊接接头有关，同时保持简化的应力状态。FEA建模以观察热膨胀期间焊接接头的应力应变行为，以了解各种盆栽材料特性。焊接接头中轴向应力的大小显示出依赖于热膨胀和模量的系数以及热循环的峰值温度。由于样品的热循环辅助，由于盆栽材料的热膨胀而具有各种膨胀性能，焊料接头经历的拉伸应力的大小与焊接的幅度相关联，并为带有封装的电子包装中焊料关节的低周期疲劳寿命提供了新的见解。
高温应用的烧结银芯片粘接剂的热机械模拟
各种电子封装都在极其恶劣的环境下工作，这需要较长的使用寿命，对微电子界来说是一个重大挑战。200 o C 以上的工作温度加上高压、振动和潜在的腐蚀性环境意味着，在如此高温下工作的电子系统的开发中仍然存在一些技术问题。最近的高温应用技术已经出现，能够承受高达 300 o C 的高温。烧结银是极端环境下芯片粘接的潜在候选材料之一。本研究旨在通过研究烧结银材料，了解硅芯片粘接材料在恶劣环境下性能下降/失效的方式和原因。开发了一种常用于表示微电子封装组件的二维轴对称芯片粘接模型。FE 模型可以很好地理解不同引线框架材料、烧结银和芯片厚度的单一参数变化的影响。烧结银厚度对塑性应变的影响非常小。此外，在芯片方面，硅芯片和烧结银之间的局部热失配是最重要的负载因素。此外，较厚的芯片会在芯片中产生更高的应力。