MEMS電鍍銅薄膜疲勞特性與壽命預測研究.pdf

1、MEMS不是傳統(tǒng)機械的簡單幾何縮小,當MEMS構件細微到微納米尺寸后,其本身的力學、物理性質(zhì)均有顯著變化。在宏觀塊體下所測得的材料彈性模量、拉伸強度、斷裂韌性及疲勞強度等并不一定適用于MEMS的設計。塊體機械疲勞現(xiàn)有的研究理論、方法是否適用于微機械還有待進一步研究。 本文首先利用微機械加工中的準LIGA工藝,根據(jù)準LIGA工藝的要點以及銅薄膜的制作工藝流程,設計并制作了試驗用微米級電鍍銅薄膜試件,進行了三維視頻顯微結(jié)構觀察,試件

2、符合試驗要求。 然后利用MMT-11N微機械疲勞試驗機完成了電鍍銅薄膜光滑件和半圓型缺口件的疲勞拉伸試驗,獲得了光滑件與缺口件的S-N曲線,確定了電鍍銅薄膜循環(huán)應力應變曲線和應變壽命曲線,并利用局部應力應變法對缺口件壽命進行預測,預測結(jié)果較好,表明局部應力應變法在微機械疲勞中具有一定的適用性。研究結(jié)果表明,銅薄膜表現(xiàn)出循環(huán)硬化行為,其斷裂方式以沿晶斷裂為主。文中還對粗晶、細晶電鍍銅薄膜和塊體銅的S-N曲線做了對比。 最后