[发明专利]柔性电子基板上薄膜材料可靠性原位评价系统及方法

权利要求书

1.一种柔性电子基板上薄膜材料可靠性原位测试系统，其特征在于，该原位测试系统由试样加载部分、试样支撑部分和观察与测量部分三部分组成，具体如下：

(1)试样支撑部分，包括简支梁可动端、简支梁固定端、基座和固定块，基座内侧相对设置有平动滑块、固定块，固定块与基座固定连接，平动滑块与基座呈滑动连接，简支梁可动端安装于平动滑块上，简支梁固定端安装于与平动滑块相对的固定块上，与平动滑块相连的简支梁可动端和与固定块相连的简支梁固定端相对应，简支梁可动端和简支梁固定端之间安装试样，试样的一端放置在与基座相连的简支梁固定端，试样的另一端置于简支梁可动端；

(2)试样加载部分，包括螺旋测微器、平衡弹簧、平动滑块、支撑滚，螺旋测微器通过支撑滚与基座内侧设置的平动滑块连接，平动滑块通过平衡弹簧与基座连接；

(3)观察与测量部分，包括高倍光学显微镜和与之相连的计算机，高倍光学显微镜与试样对应。

2.按照权利要求1所述的柔性电子基板上薄膜材料可靠性原位测试系统，其特征在于，螺旋测微器通过支撑滚和两平衡弹簧对与简支梁可动端相连的平动滑块施加精度为1μm的步进位移，带动简支梁可动端移动，给试样施加弯曲载荷。

3.按照权利要求1所述的柔性电子基板上薄膜材料可靠性原位测试系统，其特征在于，高倍光学显微镜对试样表面形貌及表面裂纹演化过程进行原位实时观察与摄录像，通过CCD探头可以实时记录试样表面发生演化的全过程，并将高倍光学显微镜实时采集的试样演化过程数字图像，通过计算机实现快速的图像处理和定量化计算与分析。

4.按照权利要求1所述的柔性电子基板上薄膜材料可靠性原位测试系统，其特征在于，试样为柔性电子基板表面附着的单层或多层薄膜。

5.一种利用权利要求1所述测试系统的柔性电子基板上薄膜材料可靠性原位测试方法，其特征在于，利用所述原位测试系统具体方法如下：

(1)根据试样原始长度L₀调节简支梁固定端和简支梁可动端之间的间距；

(2)通过螺旋测微器和平衡弹簧推动简支梁可动端，从而带动试样沿可动端水平移动；

(3)根据简支梁跨距L、试样原始长度L₀，得出各参数与简支梁曲率半径R之间的关系式：

sin(L02R)/L02R=L/L0---(1)]]>

(4)当简支梁跨距小于某一临界值2L₀/π时，简支梁曲率半径等于L/2；

(5)通过简支梁曲率半径结合复合梁理论可以计算出与简支梁跨距相对应的实时施加应变ε的大小：

ϵ=(df+ds2R)(1+2η+χη2)(1+η)(1+χη)---(2)]]>

其中，η为薄膜和基体材料的厚度比，χ为薄膜和基体材料的弹性模量比，d_f和d_s分别为薄膜和基体的厚度；

(6)采用高倍光学显微镜对被测薄膜表面形貌进行实时观察和摄录像；

(7)通过测量试样表面裂纹密度，得出裂纹密度与施加应变之间的关系，采用反推法得到裂纹密度为零时对应施加的应变值，将该应变数值定义为该薄膜材料的临界开裂应变。