多层柔性器件的辊筒剥离工艺机理研究-机械电子工程专业论文.docxVIP

I I 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集 体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中 以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本 人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本论文属于 必威体育官网网址□，在 年解密后适用本授权书。 不必威体育官网网址□。 （请在以上方框内打“√”） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 摘 要 柔性电子封装需要将电子器件从柔性基板转移到封装基板上，其关键是提高大面积 柔性电子器件转移效率和可靠性。柔性电子复合装备中的辊筒剥离工艺可以实现连续、 高效剥离与转移，引起电子制造领域的广泛关注。本文针对辊筒剥离的工艺机理开展理 论建模、断裂仿真和界面性能测试研究，保证器件从基板成功剥离并不损坏，并用于剥 离辊的设计，主要工作包括： 1）分析了不同弯曲刚度的柔性电子器件在辊筒柱面上的共形弯曲情况，并将载带 层与剥离柱面的接触情况简化为：载带层与柱面完全接触和载带层与柱面部分接触，然 后分别针这两种工况，利用非线性梁理论建立器件-基板界面力学模型，得到不同弯曲和 外力作用下的界面应力和能量释放率。 2）针对大面积多层柔性结构的界面应力与能量释放率，利用 ABAQUS 的 cohesive 单元对剥离过程进行仿真，引入虚拟裂纹闭合法（VCCT）构造裂纹尖端的哑节点，计 算出不同状态下的界面剥离能量释放率，揭示了能量释放率 G 与剥离半径、器件层厚度 和弹性模量的关系，并与理论结果进行比较，验证了理论计算的正确性。 3）为测量多层薄膜结构的界面性能，设计了剥离实验装置，给出实验测量界面断裂 能的计算方法，分析了薄膜-粘结层-薄膜结构剥离中的粘弹性机理，给出了界面剥离的 参考值。进一步结合实验结果，分析了剥离角度、速度对界面断裂能和剥离力的影响， 估算出不同速度下界面能的方法，结果表明速度越大界面断裂能越大。 综上所述，本文研究给出了辊筒剥离工艺的理论模型，给出了多层柔性器件可剥离 性的判定准则，为不同材料和结构特性柔性电子的剥离辊（辊筒半径）设计和工艺参数 （基板张力、辊筒速度）确定提供了理论依据，为柔性电子的高效、连续剥离奠定基础。 关键词：柔性电子；卷到卷制造；多层结构剥离；界面断裂 Abstract Flexible electronic packaging needs to transfer the devices from the flexible donor substrate to the receptor package substrate. It is important to improve the efficiency and reliability of the transfer process of the large-area flexible electronic devices. The roller peeling process in the flexible electronics composite equipment can achieve a continuous, efficient peeling and transfer, causing a widespread concern in the field of the electronics manufacturing. The thesis carries out theoretical modeling, fracturing simulation and experimental test of the interfacial energy release rate, ensuring the successful peeling. The prime work can be summarized as follows: The conformal bending of devices with different stiffness on a peeling roller is discussed. The contact condition of the substrate layer and peeling cyl