[发明专利]薄膜材料断裂强度的测试结构有效

专利信息
申请号: 201510010385.4 申请日: 2015-01-08
公开(公告)号: CN104568586B 公开(公告)日: 2017-02-22
发明(设计)人: 李伟华;王雷;张璐;周再发 申请(专利权)人: 东南大学
主分类号: G01N3/08 分类号: G01N3/08
代理公司: 南京苏高专利商标事务所(普通合伙)32204 代理人: 柏尚春
地址: 210096*** 国省代码: 江苏;32
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摘要: 发明提出了一种薄膜材料断裂强度的测试结构,可以用于导电薄膜材料和绝缘薄膜材料的断裂强度测试。本发明将力的加载驱动部分和由待测薄膜材料制作的断裂强度测试结构分层,并通过结合区进行叠层连接。通过游标结构测量拉伸的长度。为防止测试结构被拉断时无法测量实际的拉伸长度,采用了平行缓冲梁和阻尼弹簧防止出现过冲。本发明的测试结构、测量方法和参数提取的方法极其简单,可以用于导体/绝缘体等多种薄膜材料的断裂强度的测试。
搜索关键词: 薄膜 材料 断裂强度 测试 结构
【主权项】:
一种薄膜材料断裂强度的测试结构,其特征在于该测试结构由三部分组成:热膨胀驱动单元(101),由待测薄膜材料制作的拉伸梁单元(102),带阻尼结构的测微游标(103);所述热膨胀驱动单元(101)为一个多晶硅制作的门型结构,包括第一锚区(101‑1)、第二锚区(101‑2)、第一水平长梁(101‑3)、第二水平长梁(101‑4)和竖直宽梁(101‑5);第一水平长梁(101‑3)的左端与第一锚区(101‑1)连接,右端垂直连接到竖直宽梁(101‑5)的上端;第二水平长梁(101‑4)的左端与第二锚区(101‑2)连接,右端垂直连接到竖直宽梁(101‑5)的下端;所述带阻尼结构的测微游标(103)采用和热膨胀驱动单元(101)相同的多晶硅制作,由水平运动动齿(103‑1)、第一定齿(103‑2)、第二定齿(103‑3)、阻尼弹簧(103‑4)和第四锚区(103‑5)组成;其中,水平运动动齿(103‑1)上下两边均匀分布若干齿,所有齿的宽度和齿的间距相等;第一定齿(103‑2)和第二定齿(103‑3)则为固定不动的单边齿结构,第一定齿(103‑2)、第二定齿(103‑3)的齿宽与水平运动动齿(103‑1)的齿宽相同,第一定齿(103‑2)、第二定齿(103‑3)的齿间距比齿的宽度大1△,△是测微游标的分辨率;第一定齿(103‑2)位于水平运动动齿(103‑1)之下,齿边向上,第二定齿(103‑3)位于水平运动的水平运动动齿(103‑1)之上,齿边向下;阻尼弹簧(103‑4)为一折叠梁结构,测微游标(103)中的水平运动动齿(103‑1)左边第一齿相对其下部的第一定齿(103‑2)左边第一齿偏左1△,水平运动动齿(103‑1)自左向右的第二齿相对其下部的第一定齿(103‑2)自左向右的第二齿偏左2△,以此类推,水平运动动齿(103‑1)自左向右的第n个齿相对其下部的第一定齿(103‑2)自左向右的第n个齿偏左n△;水平运动动齿(103‑1)的齿相对其上部第二定齿(103‑3)的关系延续了下部关系,即当水平运动动齿(103‑1)和第一定齿(103‑2)的最右一个齿的偏差为m△时,水平运动动齿(103‑1)左边第一齿相对其上部第二定齿(103‑3)左边第一齿偏左(m+1)△;阻尼弹簧(103‑4)的左端与水平运动动齿(103‑1)相连,右端和第四锚区(103‑5)相连;所述由待测薄膜材料制作的拉伸梁单元(102)由三根长度相同的细梁即第一水平细梁(102‑2)、第二水平细梁(102‑3)、第三水平细梁(102‑4)与连接梁(102‑5)、第三锚区(102‑1)组成;所述三根细梁从上到下平行排列,左端连接在第三锚区(102‑1)上,右端连接在连接梁(102‑5)上;其中,第一水平细梁(102‑2)和第三水平细梁(102‑4)的宽度相等,第二水平细梁(102‑3)宽度小于第一水平细梁(102‑2)和第三水平细梁(102‑4);第二水平细梁(102‑3)是用于断裂强度测试用的梁,第一水平细梁(102‑2)和第三水平细梁(102‑4)是用于抗过冲的缓冲梁;第二水平细梁(102‑3)中心线位于所述测试结构的中轴线上,第一水平细梁(102‑2)和第三水平细梁(102‑4)以轴线为中心,上下对称放置;带阻尼结构的测微游标(103)的水平运动动齿(103‑1)左端与热膨胀驱动单元(101)的竖直宽梁(101‑5)垂直连接,由待测薄膜材料制作的拉伸梁单元(102)的连接梁(102‑5)与热膨胀驱动单元(101)的竖直宽梁(101‑5)叠合连接;热膨胀驱动单元(101)、带阻尼结构的测微游标(103)的水平运动动齿(103‑1)、由待测薄膜材料制作的拉伸梁单元(102)的轴线重合。
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