這項研究為巨量轉印技術廣泛應用提供理論基礎

近日，西南交通大學力學與航空航天學院教授李翔宇課題組在多壓頭接觸問題的研究方面取得進展，相關成果發表于《固體力學與固體物理學雜志》。

轉印技術是集成和組裝新一代電子產品的關鍵技術。特別是對于新一代電子產品，通常需要通過轉印技術將數百萬的微芯片同時從生長基板轉移到目標基板。產品的成品率取決于轉印的有效性。當彈性印章與目標物體接觸時，一旦接觸力超過相應的臨界值，目標物體的界面可能會出現裂紋和永久性損傷，從而導致轉印的失效。為避免失效，在目標物體的轉印過程中，需要準確獲得與多壓頭接觸有關的接觸力與變形之間的關系，以確定與不同接觸目標相關的接觸力的臨界值。

接觸剛度是調控接觸力和變形之間關系的基本物理參數。精確表征壓頭之間的強彈性相互作用是準確確定多壓頭接觸界面接觸剛度的關鍵。但是已有的研究難以準確地表征接觸界面上壓頭之間的強彈性相互作用。因而缺乏能夠準確預測多壓頭接觸界面接觸剛度的模型。這為避免因接觸過載造成的轉印失效帶來了困難。

針對這一問題，李翔宇課題組采用理論、數值和實驗方法系統的研究了多壓頭接觸問題。該工作揭示了壓頭之間彈性相互作用的奧秘，建立了精確預測多壓頭接觸界面接觸剛度的理論模型，該模型可以在壓頭之間處于強弱兩種相互作用的情況下精確地表征接觸界面上壓頭之間的彈性相互作用。對于規則圖案、隨機分布圖案以及復雜定制圖案的接觸界面，成功確定了它們的接觸剛度。甚至對于復雜的單一結構的接觸界面，相應的接觸剛度都能夠通過層級填充的策略確定。

值得注意的是，當前的研究確定了調控多壓頭接觸界面接觸剛度的完整物理參數，闡明了多壓頭接觸界面接觸剛度產生的物理機理。通過對臨界載荷的預測，能夠有效避免轉印過程中目標物體因接觸過載而產生的失效，這為巨量轉印技術的廣泛應用提供了扎實的理論基礎。

相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.jmps.2024.105659