金属薄膜互连线广泛应用于柔性电子设备当中,其特征尺寸已降至微米以及亚微米,尺寸效应的影响不可忽略。金属薄膜在服役过程中承受着大电流密度、高温、循环热应变等的作用,在力、电、热多物理场共同作用下发生机械疲劳、电迁移以及热疲劳,严重影响了柔性电子设备的服役可靠性。目前,多数研究仅考虑了单一物理场对薄膜疲劳性能的影响,与柔性电子金属薄膜的实际服役环境有较大差异。为解决这一问题,本文建立了一种柔性电子金属薄膜多物理场疲劳性能分析模型,为金属薄膜多物理场作用下的疲劳性能衰退分析和服役可靠性评估提供了新的计算和分析方法。论文主要工作及研究成果如下:1.根据柔性电子器件的实际服役环境,分析确定了机械场、电场和温度场是影响金属薄膜疲劳性能的主要物理场作用,并确定了这三个物理场的主要作用形式。基于连续损伤力学理论,从力学性能劣化和导电性能劣化两个方面对薄膜的损伤进行表征。通过合理的等效方法将电场和温度场的作用引入Coffin-Manson关系,建立了考虑多物理场作用的金属薄膜疲劳累积律。2.忽略材料内部微观结构对变形的影响,宏观上将金属薄膜视为连续、均匀、各向同性材料。基于COMSOL Multiphysics平台建立了金属薄膜多物理场疲劳性能分析有限元模型。选取0.1μm、0.175μm、0.7μm、1.35μm四种厚度的铜薄膜,利用所建立的模型,对铜薄膜在不同载荷工况下的响应进行了数值计算,分析了电热效应对薄膜疲劳性能的影响。结果表明,对于较薄的薄膜（h=0.1μm和h=0.175μm）,由于电热效应的作用较弱,其疲劳寿命几乎没有变化;而对于较厚的薄膜（h=0.7μm和h=1.35μm）,电热效应的作用较强,导致其疲劳寿命显著下降。3.忽略损伤导致薄膜力学性能的劣化,仅考虑薄膜导电性能的劣化,提出了一种适用于柔性电子金属薄膜的疲劳损伤分析方法,并以0.7μm厚铜薄膜为例,对多物理场作用下疲劳损伤累积致薄膜电性能劣化过程进行了模拟分析。结果表明,电场和温度场作用将加剧薄膜的损伤,可能导致薄膜提前失效。综上所述,本文所建立的柔性电子金属薄膜多物理场疲劳性能分析模型能够引入薄膜实际服役环境中多物理场作用的影响,较好的模拟多物理场耦合作用下薄膜的力学行为。所提出的考虑多物理场作用的金属薄膜疲劳律能够较好的描述多物理场作用下薄膜疲劳性能劣化规律,也可以对多物理场作用下薄膜的疲劳寿命进行预测。提出了一种适用于柔性电子金属薄膜的疲劳损伤分析方法,并对多物理场作用下疲劳损伤累积致薄膜电性能劣化过程进行了模拟分析。以上工作可使柔性电子金属薄膜疲劳性能衰退分析和可靠性分析更加符合实际情况,可为多物理场作用下柔性电子器件的服役可靠性评估提供参考。