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MEMS电镀铜薄膜疲劳特性与寿命预测研究的任务书
任务书
一、研究背景
微电子机械系统（MEMS）是一种集成微电子技术、微机械加工技术、光学技术和封装技术于一体的先进技术。它以微米级别结构体的微小尺寸和高度集成为特点，可以实现多种功能，例如传感、执行、计算等。其中，电镀铜薄膜在MEMS中扮演着重要的角色，用于传输电信号、增强刚度、减少摩擦等。但是，铜薄膜在长期使用过程中容易出现疲劳现象，导致性能下降并且缩短薄膜的使用寿命。因此，研究铜薄膜的疲劳特性和寿命预测，对于提高MEMS的可靠性和使用寿命具有重要意义。
二、研究目的
本研究旨在通过实验和理论分析，研究MEMS电镀铜薄膜的疲劳特性及其对寿命的影响，建立铜薄膜疲劳寿命预测模型，为提高MEMS设备的可靠性和使用寿命提供理论依据。
三、研究内容
1.研究电镀铜薄膜的组成、性能和制备工艺，确定研究对象。
2.采用微拉伸测试方法或者微弯曲测试方法，测试电镀铜薄膜的疲劳寿命，探究其疲劳断裂规律。
3.分析电镀铜薄膜的疲劳寿命与膜厚、制备工艺、载荷等因素的关系，寻找影响电镀铜薄膜疲劳寿命的主要因素。
4.利用有限元仿真软件建立电镀铜薄膜的数值模型，计算铜薄膜在不同载荷下的应力分布和变形情况，探究载荷对铜薄膜疲劳寿命的影响。
5.基于S-N曲线，建立MEMS电镀铜薄膜的疲劳寿命预测模型，预测电镀铜薄膜在实际使用中的寿命及其可靠性。
四、研究方法
1.实验方法：采用微拉伸测试或者微弯曲测试方法，测试电镀铜薄膜的疲劳寿命，探究其疲劳断裂规律。
2.数值模拟方法：利用有限元仿真软件建立电镀铜薄膜的数值模型，计算铜薄膜在不同载荷下的应力分布和变形情况。
3.统计分析方法：通过统计分析电镀铜薄膜的试验数据，寻找影响电镀铜薄膜疲劳寿命的主要因素。
4.建模方法：基于S-N曲线的方法，建立MEMS电镀铜薄膜的疲劳寿命预测模型。
五、研究计划
1.第一年
（1）熟悉MEMS电镀铜薄膜的组成、性能和制备工艺，确定研究对象。
（2）开展微拉伸测试或微弯曲测试实验，探究电镀铜薄膜的疲劳寿命及其断裂规律。
（3）建立电镀铜薄膜的有限元数值模型，初步计算铜薄膜在不同载荷下的应力分布和变形情况。
2.第二年
（1）在第一年的研究基础上，进一步探究电镀铜薄膜的疲劳寿命与膜厚、制备工艺、载荷等因素的关系，寻找影响电镀铜薄膜疲劳寿命的主要因素。
（2）根据试验结果和有限元模拟结果，建立MEMS电镀铜薄膜疲劳寿命预测模型。
3.第三年
（1）根据MEMS电镀铜薄膜的疲劳寿命预测模型，预测电镀铜薄膜在实际使用中的寿命和可靠性。
（2）分析研究结果，提出针对性的电镀铜薄膜制备和工艺改进方案，提高MEMS设备的可靠性和使用寿命。
六、预期成果
1.关于MEMS电镀铜薄膜的疲劳特性和寿命预测的相关研究成果发表不少于3篇高水平论文。
2.建立MEMS电镀铜薄膜的疲劳寿命预测模型。
3.提出关于电镀铜薄膜制备和工艺改进方案的建议。
七、经费预算
本研究所需经费如下：
1.购买微拉伸测试仪或微弯曲测试仪及相关耗材费用：30万元。
2.有限元仿真软件及计算机等设备购置费用：20万元。
3.专业论文发表费用及实验室基本运行费用：20万元。
总计：70万元。