MEMS電鍍銅薄膜疲勞特性與壽命預(yù)測(cè)研究.pdf

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

2、符合試驗(yàn)要求。 然后利用MMT-11N微機(jī)械疲勞試驗(yàn)機(jī)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(yàn),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(yīng)力應(yīng)變曲線和應(yīng)變壽命曲線,并利用局部應(yīng)力應(yīng)變法對(duì)缺口件壽命進(jìn)行預(yù)測(cè),預(yù)測(cè)結(jié)果較好,表明局部應(yīng)力應(yīng)變法在微機(jī)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(duì)粗晶、細(xì)晶電鍍銅薄膜和塊體銅的S-N曲線做了對(duì)比。 最后