[發明專利]多測試梁的片外彎曲測試微結構無效

申請號：	201310233220.4	申請日：	2013-06-13
公開（公告）號：	CN103335892A	公開（公告）日：	2013-10-02
發明（設計）人：	陶俊勇;劉彬;王曉晶;張云安;程紅偉;陳循;任志乾	申請（專利權）人：	中國人民解放軍國防科學技術大學
主分類號：	G01N3/20	分類號：	G01N3/20;G01N3/38
代理公司：	長沙新裕知識產權代理有限公司 43210	代理人：	劉熙
地址：	410073 湖***	國省代碼：	湖南;43
權利要求書：	查看更多	說明書：	查看更多
摘要：
搜索關鍵詞：	測試彎曲微結構
鉆瓜網技術展會專利詞庫專利權人專利榜在售專利公布日期熱門專利

【說明書】：

技術領域

本發明屬于微機電系統的力學性能測試應用元件領域，具體涉及一種多測試梁的片外彎曲測試微結構。

背景技術

微機械電子系統（MEMS）是在?IC?技術基礎上發展起來的器件、裝置或系統，可批量制造，集微結構、微傳感器、微執行器、微能源以及信號處理和控制電路等于一體。目前，對?MEMS?材料力學特性的研究已遠遠落后于對其電學性能和加工工藝的研究。MEMS?材料力學行為導致的失效和可靠性問題已成為制約MEMS技術發展和MEMS產品廣泛應用的重要因素。因此需要發展MEMS材料力學特性的測試技術。依據測試裝置與被測構件的集成度，目前主要的測量方法主要分為片上測試法和片外測試法兩類。與片上測試相比，片外測試法的試樣制作相對簡單，對于開展不同加載方式的微構件力學測試具有更高的靈活性，因而應用廣泛。而片外測試又可分為片外拉伸測試、彎曲測試和彎扭測試方法。其中單軸拉伸法可較為直接地獲取材料的力學特性，但很多情況下試樣的伸長量是通過夾具間的位移變化間接獲得，且存在試樣夾持對準、試樣保護框架的釋放、拉伸變形測量的可信性問題。彎曲測試具有可獲得較大的橫向變形，夾持簡單，對中問題不突出，操作簡單等優點，且受力分析和數據分析較彎扭測試更簡單，是微尺度下力學特性測試常用的方法之一。對于片外彎曲測試微結構，要求其具有良好的工藝性和較低的成本。

目前，片外彎曲測試結構一般為懸臂梁或雙端固支梁，一次性只能測試一根梁，測試效率低，且存在大撓度時壓頭滑動等問題。Ando等人設計了一種可同時測試四根梁的微結構，但其工藝復雜，成本較高。

發明內容

本發明的目的是提供一種多測試梁的片外彎曲測試微結構，可以較好地解決現有片外測試結構的低測試效率和高成本的問題。

實現本發明目的采用的技術方案如下：?

多測試梁的片外彎曲測試微結構，由正方形的外框架、測試梁、支撐梁和正方形的質量塊組成；所述質量塊通位于外框架內，外框架與質量塊之間通過支撐梁和測試梁連接，所述支撐梁和測試梁呈中心對稱分布；所述質量塊的中心設有對準孔。

所述測試梁為四根，它們的一端分別位于外框架四條內側邊的中點，另一端分別位于質量塊四條側邊的中點；所述支撐梁為八根，八根支撐梁兩兩對稱分布于測試梁的兩側，并且位于質量塊的角上；所述外框架的厚度至少為支撐梁的厚度三倍；所述支撐梁的寬度至少為測試梁的兩倍；所述質量塊的厚度至少為測試梁的三倍。

所述測試梁為兩根，關于對準孔呈中心對稱分布，它們的一端分別位于外框架兩條內側邊的中點，另一端分別位于質量塊兩條側邊的中點；所述支撐梁為四根，四根支撐梁呈軸對稱分布于所述質量塊的角上，且兩兩與所述一根測試梁位于質量塊的同一側，所述外框架的厚度至少為支撐梁的厚度三倍；所述支撐梁的寬度至少為測試梁的兩倍；所述質量塊的厚度至少為測試梁的三倍。

所述測試梁為兩根，關于對準孔呈中心對稱分布，它們的一端分別位于外框架兩條內側邊的中點，另一端分別位于質量塊兩條側邊的中點；所述支撐梁為四根，四根支撐梁呈軸對稱分布于所述質量塊的角上，且兩兩位于質量塊上沒有測試梁的同一側；所述外框架的厚度至少為支撐梁的厚度三倍；所述支撐梁的寬度至少為測試梁的兩倍；所述質量塊的厚度至少為測試梁的三倍。

本發明的有益效果是可以同時完成對多根梁進行彎曲強度或疲勞特性的測試，實現高效測試，具有結構簡單，制作成本低，夾持和對中簡單，省去放大觀察裝置，測試成本低且高效可靠等優點，還能避免常用片外彎曲測試結構存在的如大撓度時壓頭滑動的問題，使微尺度下的彎曲力學性能測試更加高效、可靠。

下面結合附圖進一步說明本發明的技術方案。

附圖說明

圖1是本發明實施例1的結構示意圖。

圖2是本發明實施例1中測試部分的主視圖。

圖3是本發明實施例1中測試部分的左視圖。

圖4是本發明實施例1中測試部分的后視圖。

圖5是本發明實施例2的結構示意圖。

圖6是本發明實施例2中測試部分的主視圖。

圖7是本發明實施例2中測試部分的左視圖。

圖8是本發明實施例2中測試部分的后視圖。

圖9是本發明實施例3的結構示意圖。