[发明专利]一种压敏材料应变因子测试装置及其测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料应变因子实验测试，特别涉及一种压敏材料应变因子测试装置及其测试方法。

背景技术

随着现代科学技术的不断发展，压敏材料(如：扩散硅电阻、多晶硅电阻、碳化硅电阻等)应变因子作为衡量材料压敏性能好坏的一种重要参数，其应用越来越广泛。但是目前应变因子的测量计算中存在较多问题，如：测量过程中多方面因素带来的误差等问题，使得在应变因子的计算中，很难完成实测。

因此，亟需研发一种操作简单、测量误差小的压敏材料应变因子测量装置和测量方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种可以精确测量压敏材料应变因子的测试装置以及相应的测试方法。

本发明的目的在于提供以下方面：

(1)一种压敏材料应变因子的测试装置，其中，所述测试装置包括：防震台1、悬臂梁测试构件2、模态激振器3、激振器信号源4、带有探头6的激光非接触振动测量仪5、万用表7、数字示波器8和计算机9。

(2)根据上述(1)所述的测试装置，其中，

所述悬臂梁测试构件2放置在模态激振器3上；和/或

所述模态激振器3在激振器信号源4的作用下振动，优选以一定频率进行振动；和/或

激光非接触振动测量仪5的探头6可发射激光，优选其波长为632.8nm，更优选该激光可入射到悬臂梁顶端21，所述激光包括入射光61与反射光62，优选入射光61与反射光62波长λ相等；和/或

万用表7通过互连线27与悬梁臂上的压敏材料26构成的压敏结构相连，用于测量不同激振频率下压敏材料电阻阻值，并计算压敏电阻阻值相对变化量，所述互连线优选铝互连线；和/或

激光非接触振动测量仪5的输出端与数字示波器8相接，用于记录激光非接触振动测量仪5的模拟信号输出，或者用于测定激光非接触振动测量仪5的输出信号，数据可输入到计算机9，计算机9优选用于进行数据分析处理，计算一定激振频率下悬臂梁应变。

(3)根据上述(1)或(2)所述的测试装置，其中，所述悬臂梁测试构件2包括硅支撑体23、悬臂梁24、悬臂梁顶端质量块25，优选在悬臂梁根部22做压敏材料26电阻条，并引出互连线27，或者优选在悬臂梁根部22埋层互连线27。

(4)根据上述(1)至(3)之一所述的测试装置，其中，

所述压敏材料制备在悬臂梁测试构件2的根部22上，直接形成压敏电阻；和/或

所述模态激振器3可接收激振器信号源4信号，并以一定频率振动，使悬臂梁测试构件2和压敏材料26变形。

(5)根据上述(1)至(4)之一所述的测试装置，其中，

所述激光非接触振动测量仪5的探头6可发射和接收波长相等的激光；和/或

所述数字示波器8可接收振动测量仪5输出信号，数据可输入到计算机9，进行数据分析处理，并计算应变。

(6)一种悬臂梁测试构件，优选用于上述(1)至(5)之一所述的测试装置，其中，该构件包括硅支撑体23、悬臂梁24、悬臂梁顶端质量块25，优选在悬臂梁根部22埋层互连线27。

(7)根据上述(6)所述的构件，其中，在所述硅支撑体23一侧有悬臂梁24，在悬臂梁24的顶端有一质量块25，优选可以在悬臂梁根部22做压敏材料26电阻条，并引出互连线27。

(8)根据上述(6)或(7)所述的悬臂梁测试构件的制作工艺，其中，包括以下步骤：

双面抛光<100>晶向高阻单晶硅片，电子清洗液清洗，第一次氧化，正面生长氧化层，厚度500-600nm，单晶硅片正面生长铝层，厚度400-500nm，第一次光刻，刻蚀正面铝层形成铝电极，生长氮化硅，厚度150-200nm，第二次光刻，刻蚀氮化硅层，形成电阻条和铝电极窗口，待制备压敏电阻；第三次光刻，通过双面光刻技术，光刻单晶硅片背面，形成硅杯窗口，第四次光刻，光刻单晶硅片正面，深槽刻蚀技术制作硅杯结构，深槽刻蚀技术释放悬臂梁测试结构，形成自带质量块结构悬臂梁，在该悬臂梁测试构件上可制作压敏电阻。

(9)一种压敏材料应变因子的测试方法，优选采用上述(1)至(5)之一所述的测试装置或上述(6)或(7)所述的悬臂梁测试构件进行测试，其中，该方法包括以下步骤：

1)连接测试装置各部件，将压敏材料制作在悬臂梁测试构件2上；

2)调节激振器信号源4，使激振器以一定频率振动，引起悬臂梁测试构件2发生振动；