CN102901667A - 一种异相界面拉力测试夹具及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种异相界面拉力测试夹具，该夹具通过一夹角确定装置的倾斜角来确定异相材料界面的断裂相位角；只需更换夹角确定装置，即可获得一系列不同断裂相位角对应的拉力，灵活方便；并且该夹具结构简单，易于操作；同时，还公开了一种异相界面拉力测试方法，该方法利用不同的夹角确定装置，来获得一系列不同断裂相位角对应的拉力，进一步得到待测样品的界面断裂参数，该方法简单方便。

Description

一种异相界面拉力测试夹具及测试方法

技术领域

本发明涉及力学检测技术领域，尤其涉及一种异相界面拉力测试夹具及测试方法。

背景技术

在集成电路封装的生产、测试工艺过程中，或封装器件在恶劣环境中工作时，不同材料界面的分层现象经常发生，对于热膨胀系数(CTE)相差较大的两种材料之间的界面，分层现象尤其严重。例如，在塑封器件中，PCB、Si、塑封料、树脂等材料之间热膨胀系数不匹配的情况非常显著。当封装体在湿、热等载荷作用下，在这些材料之间的界面上很容易发生分层断裂，并且分层断裂通常是张开型(Ⅰ型)、剪切型(Ⅱ型)混合断裂模式。

材料界面间断裂参数可以通过实验进行测定。常用的实验方法有四点弯曲、三点弯曲、楔形插入法、悬臂梁弯曲或Brazil-nut压缩法。在这些方法中，界面预裂纹位于样品中部或边缘，测试结果通过理论分析或有限元法计算，以获得断裂参数。然而，对于前述电子封装器件中的界面，材料厚度很薄，并涉及到Si等脆性材料，不适于进行弯曲方式的实验，也不易于制备Brazil-nut压缩法所需的半圆形样品；另一方面，弯曲法、楔形插入法断裂相位角变化范围很小，不能在较大范围内获得断裂能量随断裂相位角变化的规律。

为了确定双相材料界面的Ⅰ型或Ⅰ、Ⅱ型混合模式断裂参数，需获得断裂能量随断裂相位角的变化规律，从而需在不同的角度对双相材料界面施加一系列拉力，使其在不同角度断裂。

为了解决上述问题，现有技术提出了一种双相材料界面混合断裂测试的新型夹具，该夹具与通用拉力试验机配套使用，将有预裂纹的样品固定到夹具上，转动夹具，可对样品施加拉力，使其断裂；由于样品台是通过半圆板与拉力机连接的，通过改变半圆板与拉力机的连接角度，即可改变样品的断裂相位角，从而可获得使样品在不同相位角断裂需施加的拉力大小。

然而，上述夹具在使用过程中，需不断改变上下拉杆与半圆板的连接角度，操作繁杂；并且上述夹具结构复杂，效率不够高。

因此，有必要对现有的异相界面拉力测试夹具进行改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种异相界面拉力测试夹具及测试方法，从而为异相材料界面间断裂参数的测定提供方便。

为解决上述问题，本发明提出一种异相界面拉力测试夹具，包括：

上部模块及下部模块，所述上部模块与所述下部模块上下对称匹配，且所述上部模块与所述下部模块分别包括：

中央平台，其一侧与拉力机连接部活动固定，所述拉力机连接部与拉力机活动固定；

夹角确定装置，活动固定在所述中央平台的另一侧，所述夹角确定装置上设有一卡槽，且所述夹角确定装置的底部倾斜，其倾斜角的范围为0°～80°；

载物模块，其形状与所述卡槽匹配，插入所述卡槽内；待测试样品固定于所述上部模块与所述下部模块的载物模块之间，待测试样品拉断后的断裂相位角由所述倾斜角确定。

可选的，所述卡槽呈横向凹槽状。

可选的，所述载物模块的形状为T形。

可选的，所述夹角确定装置包括左夹角板及右夹角板，所述左夹角板与所述右夹角板左右对称匹配。

可选的，所述中央平台的一侧通过螺栓及销钉与所述拉力机连接部活动固定；其另一侧通过螺栓及销钉与所述夹角确定装置活动固定。

同时，为解决上述问题，本发明还提出一种异相界面拉力测试方法，利用上述的异相界面拉力测试夹具对待测样品进行界面断裂参数测试，该方法包括如下步骤：

(1)分别将所述上部模块及下部模块的夹角确定装置与中央平台固定连接；

(2)分别将所述上部模块及下部模块的拉力机连接部与中央平台固定连接；

(3)分别将所述上部模块及下部模块的拉力机连接部与拉力机固定连接；

(4)将待测样品粘接至所述上部模块与下部模块的载物模块之间；

(5)调节拉力机，使所述上部模块与所述下部模块处于合适距离，将所述载物模块装入所述夹角确定装置的卡槽内；

(6)通过拉力机拉开待测样品的界面，测得实验数据；

更换夹角确定装置，并重复步骤(1)至步骤(6)，直至测得待测样品的界面断裂参数；其中，每个夹角确定装置具有不同的倾斜角，且每个夹角确定装置的倾斜角的范围为0°～80°。

可选的，所述卡槽呈横向凹槽状。

可选的，所述载物模块的形状为T形。

可选的，所述夹角确定装置包括左夹角板及右夹角板，所述左夹角板与所述右夹角板左右对称匹配。

可选的，所述中央平台的一侧通过螺栓及销钉与所述拉力机连接部活动固定；其另一侧通过螺栓及销钉与所述夹角确定装置活动固定。

与现有技术相比，本发明提供的异相界面拉力测试夹具通过夹角确定装置的倾斜角来确定异相材料界面的断裂相位角，只需更换夹角确定装置，即可获得一系列不同断裂相位角对应的拉力，灵活方便；并且本发明提供的异相界面拉力测试夹具结构简单，易于操作。

与现有技术相比，本发明提供的异相界面拉力测试方法利用不同的夹角确定装置，来获得一系列不同断裂相位角对应的拉力，进一步得到待测样品的界面断裂参数，该方法简单方便。

附图说明

图1为本发明实施例提供的中央平台的正视图；

图2A为本发明实施例提供的右夹角板的正视图；

图2B为本发明实施例提供的右夹角板的右视图；

图2C为本发明实施例提供的右夹角板的左视图；

图3A为本发明实施例提供的载物模块的正视图；

图3B为本发明实施例提供的载物模块的右视图；

图4A至图4D为本发明实施例提供的异相界面拉力测试方法各步骤对应的示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的异相界面拉力测试夹具及测试方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明的核心思想在于，提供一种异相界面拉力测试夹具，该夹具通过一夹角确定装置的倾斜角来确定异相材料界面的断裂相位角；只需更换夹角确定装置，即可获得一系列不同断裂相位角对应的拉力，灵活方便；并且该夹具结构简单，易于操作；同时，还提供一种异相界面拉力测试方法，该方法利用不同的夹角确定装置，来获得一系列不同断裂相位角对应的拉力，进一步得到待测样品的界面断裂参数，该方法简单方便。

请参考图1，图2A至图2C，以及图3A至图3B，如图1，图2A至图2C，以及图3A至图3B所示，本发明实施例提供的异相界面拉力测试夹具，包括：

上部模块及下部模块，所述上部模块与所述下部模块上下对称匹配，且所述上部模块与所述下部模块分别包括：

中央平台100，如图1所示，所述中央平台100的一侧与拉力机连接部活动固定，所述拉力机连接部与拉力机活动固定；

夹角确定装置，活动固定在所述中央平台100的另一侧，所述夹角确定装置上设有一卡槽201，且所述夹角确定装置100的底部倾斜，其倾斜角a的范围为0°～80°；其中，所述夹角确定装置包括左夹角板及右夹角板200，所述左夹角板与所述右夹角板200左右对称匹配，所述右夹角板的结构示意图如图2A至图2C所示。具体地，所述卡槽201呈横向凹槽状。

载物模块300，其形状与所述卡槽201匹配，插入所述卡槽201内，如图3A至图3B所示；具体地，所述载物模块的形状为T形；待测试样品固定于所述上部模块与所述下部模块的载物模块300之间，待测试样品拉断后的断裂相位角由所述倾斜角a确定。

其中，所述中央平台100的一侧通过螺栓及销钉与所述拉力机连接部活动固定；其另一侧通过螺栓及销钉与所述夹角确定装置活动固定。具体地，所述中央平台100上设置有第一插孔101及多个第二插孔102，所述左夹角板与所述右夹角板200上设置有第三插孔202，所述螺栓及销钉通过所述第一插孔101将所述中央平台100与所述拉力机连接部活动固定，通过所述第二插孔102与所述第三插孔202将所述中央平台100与所述夹角确定装置活动固定。

请继续参考图4A至图4D，如图4A至图4D所示，本发明实施例提供的异相界面拉力测试方法，利用上述的异相界面拉力测试夹具对待测样品进行界面断裂参数测试，该方法包括如下步骤：

(1)分别将所述上部模块及下部模块的夹角确定装置与中央平台100固定连接；具体地，首先将所述夹角确定装置的左夹角板及右夹角板200置于所述中央平台100的两侧，并与所述中央平台100匹配对齐，即将所述中央平台100上的第二插孔102与所述左夹角板及所述右夹角板200上的第三插孔202对齐，如图4A所示；接着将销钉穿过第三插孔202及所述第二插孔102，并利用螺栓锁紧固定，如图4B所示；

(2)分别将所述上部模块及下部模块的拉力机连接部400与中央平台100固定连接；具体地，将所述中央平台100卡入所示拉力机连接部400中，并使所述中央平台100上的第一插孔101与所述拉力机连接部400上的一连接孔对齐；并将销钉穿过连接孔及所述第一插孔101，并利用螺栓锁紧固定，如图4B所示；

需注意的是，图4A与图4B仅表示了上部模块的示意图，步骤(1)与步骤(2)完成后，上部模块与下部模块的整体示意图如图4C所示；

(3)分别将所述上部模块及下部模块的拉力机连接部400与拉力机固定连接；

(4)将待测样品粘接至所述上部模块与下部模块的载物模块300之间，如图4D所示；

(5)调节拉力机，使所述上部模块与所述下部模块处于合适距离，将所述载物模块300装入所述夹角确定装置的卡槽内；

(6)通过拉力机拉开待测样品的界面，测得实验数据；

更换夹角确定装置，并重复步骤(1)至步骤(6)，直至测得待测样品的界面断裂参数；其中，每个夹角确定装置具有不同的倾斜角，且每个夹角确定装置的倾斜角的范围为0°～80°。

进一步地，所述卡槽呈横向凹槽状；所述载物模块的形状为T形。

综上所述，本发明提供了一种异相界面拉力测试夹具，该夹具通过一夹角确定装置的倾斜角来确定异相材料界面的断裂相位角；只需更换夹角确定装置，即可获得一系列不同断裂相位角对应的拉力，灵活方便；并且该夹具结构简单，易于操作；同时，还提供了一种异相界面拉力测试方法，该方法利用不同的夹角确定装置，来获得一系列不同断裂相位角对应的拉力，进一步得到待测样品的界面断裂参数，该方法简单方便。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种异相界面拉力测试夹具，其特征在于，包括：

上部模块及下部模块，所述上部模块与所述下部模块上下对称匹配，且所述上部模块与所述下部模块分别包括：

中央平台，其一侧与拉力机连接部活动固定，所述拉力机连接部与拉力机活动固定；

夹角确定装置，活动固定在所述中央平台的另一侧，所述夹角确定装置上设有一卡槽，且所述夹角确定装置的底部倾斜，其倾斜角的范围为0°～80°；

载物模块，其形状与所述卡槽匹配，插入所述卡槽内；待测试样品固定于所述上部模块与所述下部模块的载物模块之间，待测试样品拉断后的断裂相位角由所述倾斜角确定。

2.如权利要求1所述的异相界面拉力测试夹具，其特征在于，所述卡槽呈横向凹槽状。

3.如权利要求2所述的异相界面拉力测试夹具，其特征在于，所述载物模块的形状为T形。

4.如权利要求1所述的异相界面拉力测试夹具，其特征在于，所述夹角确定装置包括左夹角板及右夹角板，所述左夹角板与所述右夹角板左右对称匹配。

5.如权利要求1至4任一项所述的异相界面拉力测试夹具，其特征在于，所述中央平台的一侧通过螺栓及销钉与所述拉力机连接部活动固定；其另一侧通过螺栓及销钉与所述夹角确定装置活动固定。

6.一种异相界面拉力测试方法，利用权利要求1所述的异相界面拉力测试夹具对待测样品进行界面断裂参数测试，其特征在于，包括如下步骤：

(1)分别将所述上部模块及下部模块的夹角确定装置与中央平台固定连接；

(2)分别将所述上部模块及下部模块的拉力机连接部与中央平台固定连接；

(3)分别将所述上部模块及下部模块的拉力机连接部与拉力机固定连接；

(4)将待测样品粘接至所述上部模块与下部模块的载物模块之间；

(5)调节拉力机，使所述上部模块与所述下部模块处于合适距离，将所述载物模块装入所述夹角确定装置的卡槽内；

(6)通过拉力机拉开待测样品的界面，测得实验数据；

更换夹角确定装置，并重复步骤(1)至步骤(6)，直至测得待测样品的界面断裂参数；其中，每个夹角确定装置具有不同的倾斜角，且每个夹角确定装置的倾斜角的范围为0°～80°。

7.如权利要求6所述的异相界面拉力测试方法，其特征在于，所述卡槽呈横向凹槽状。

8.如权利要求7所述的异相界面拉力测试方法，其特征在于，所述载物模块的形状为T形。

9.如权利要求6所述的异相界面拉力测试方法，其特征在于，所述夹角确定装置包括左夹角板及右夹角板，所述左夹角板与所述右夹角板左右对称匹配。

10.如权利要求6至9任一项所述的异相界面拉力测试方法，其特征在于，所述中央平台的一侧通过螺栓及销钉与所述拉力机连接部活动固定；其另一侧通过螺栓及销钉与所述夹角确定装置活动固定。

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