JP3225683B2 - 微小な脆性材料の3点曲げ試験治具 - Google Patents
微小な脆性材料の3点曲げ試験治具Info
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Description
の微小な脆性材料(例えば、水晶、シリコン基板などの
極薄板)を支点間距離(スパン)20mm以下で3点曲
げ試験を行い、高精度の荷重−たわみ線図を得る際に用
いられる微小な脆性材料の3点曲げ試験治具に関するも
のである。
料の3点曲げ試験においては、図4(a),(b)に示
すように支持台1のガイド溝1a上に丸棒状のコロから
なる一対の支点部2を支点間距離L(L=約50mm)
をおいて配置し、一対の支点部2上に脆性材料の試料
(通常、厚さ3mm、幅5mm、長さ60mmの板材)
3を乗せ、支点部2間中心の上部から試料3に丸棒状コ
ロ4又は半円形断面のポンチを介して負荷部5を乗せて
荷重Pを掛ける構造の曲げ試験治具が一般に用いられて
いた。
コン基板に代表される単結晶デバイス基板材料は金属材
料に比べて変形能が小さい脆性材料ではあるが、板厚が
約150μm以下と薄くなると、変形能(曲げたわみ)
は大幅に増大する。例えば、図5は水晶基板(ATカッ
ト)の試料(長さ5.0mm、板幅1.7mm、板厚t
μm)3に上記したような3点曲げ試験(支点間距離L
=4mm)を行った場合の板厚t(μm)と最大曲げた
わみ量δ(μm)の関係を示し、板厚約150μm以下
で変形能は大幅に増大した。
験においては、支点間距離が必然的に小さくなり、しか
も図4の曲げ試験治具を使用した場合、曲げたわみ量の
増大に伴って試料3は支点部2のコロの内側と接触する
ようになり、支点間距離が規準より狭まり、その狭まり
具合も支点間距離が十分に大きい場合に比べて著しい。
従って、図4の曲げ試料治具を用いて、薄厚で微小な脆
性材料の曲げ試験を行った際には、弾性材料であっても
荷重−たわみ線図は下に凸の曲線となり、直線性を得る
のが困難であった。その一例として、上記治具を用い、
支点部2を直径1mmの丸棒状コロとし、支点間距離L
=4mmとして水晶基板(ATカット)の3点曲げ試験
を行った際の荷重P(g)と曲げたわみ量δ(μm)と
の関係を図6に示す。試料3の大きさは長さ5.0m
m、板幅1.7mm、板厚77μmとした。Pb=6
0.7g、δb=118μmは試料3が破断した際の荷
重P及び曲げたわみ量δである。
めに成されたものであり、板厚が薄い微小な脆性材料の
3点曲げ試験において高精度の荷重−たわみ線図を求め
ることができる微小な脆性材料の3点曲げ試験治具を得
ることを目的とする。
性材料の3点曲げ試験治具は、上部に複数の支点ガイド
溝を相互間距離が20mm以下となるように並設された
支持台と、この支点ガイド溝に嵌合固定され、上部が両
刃状とされた一対の支点部と、一対の支点部上に載置さ
れた厚さが200μm以下の微小な脆性材料の試料と、
下端が円錐状とされ、一対の支点部の中心位置で試料の
中心を押圧して試料に荷重を加える負荷部を設けたもの
である。
点ガイド溝が相互間距離が20mm以下となるように並
設され、上部が両刃状の一対の支点部が支点ガイド溝に
嵌合固定される。一対の支点部上には厚さ200μm以
下の試料が載置され、一対の支点部の中心位置で下端が
円錐状の負荷部により試料の中心を押圧して荷重が加え
られる。
する。図1及び図2はこの実施例による3点曲げ試験治
具の正面図及び側面図であり、6は支持台である。支持
台6の上部には幅1mmの支点ガイド溝6aを2mm間
隔(中心間の間隔)で設ける。ただし、中心部には支点
ガイド溝6aよりやや深い溝6bを設ける。7は溝6b
の両隣りの支点ガイド溝6aに嵌合固定した支点部であ
り、支点部7はカッタ刃を両刃状(先端曲率半径約25
μm)に研摩して形成したものである。支点間距離Lは
4mmである。支点部7を嵌合する支点ガイド溝6aの
位置を変えることにより、支点間距離Lを8mm、12
mmと4mm間隔で変えることができる。
た。即ち、板厚が薄く微小な水晶基板(ATカット)か
らなる板材であり、その大きさは長さ5.0mm、板幅
1.7mm、板厚77μmである。試料3は一対の支点
部7の先端上に乗せる。8は一対の支点部7の中心位置
において試料3の上面の中心を押圧して荷重Pを試料3
に加える負荷部であり、硬鋼製の円錐状先端(先端の曲
率半径約25μm)とした。従って、負荷部8と試料3
の接触は従来の線接触から点接触となる。
げ試験を行うと、支点部7の先端の曲率半径がきわめて
小さいので、試料3のたわみが増大しても常に一定の支
点間距離を確保することができる。この結果、弾性変形
する極薄板微小脆性材料を支点間距離4mmで3点曲げ
試験を行うと、荷重−たわみ線図がほぼ直線で得られる
ようになり、このような微小部材でも曲げ試験により弾
性係数を精度良く計測することができるようになった。
図3はその一例としての荷重−たわみ線図であり、Pb
=58.3g、δb=134μmは試料3が破断した際
の荷重P及び曲げたわみ量δを示す。
料3との接触は点接触となり、試料3の中心を容易に押
圧することができる。又、支点ガイド溝6aを2個以上
設けることにより、支点間距離の変更を高精度かつ簡単
に行うことができる。
としたが、20mm以下であればよい。又、試料3とし
ては厚さ77μmの水晶基板を用いたが、厚さは200
μm以下であれば良く、また対象材料は単結晶デバイス
基板(水晶、シリコン、その他の酸化物系基板)、熱硬
化性樹脂、多結晶焼結体(ファインセラミックスその他
の薄板)などの脆性材料である。
の先端の曲率半径がきわめて小さいので、試料のたわみ
が増大しても常に一定の支点間距離を確保することがで
き、曲げ試験による薄厚で微小な脆性材料の荷重−たわ
み線図を直線状に正確に求めることができる。又、負荷
部の先端を円錐状にしたので、負荷部により試料の中心
を正確に押圧することができ、試料の治具への取付が簡
単になる。さらに、支点ガイド溝を2個以上設けること
により、支点間距離の変更を高精度かつ簡単に行うこと
ができる。
る。
る。
果得られた水晶基板の荷重−たわみ線図である。
ある。
たわみ量との関係図である。
た水晶基板の荷重−たわみ線図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 上部に複数の支点ガイド溝を相互間距離
が20mm以下となるように並設された支持台と、上記
支点ガイド溝にそれぞれ嵌合固定され、上部が両刃状と
された一対の支点部と、一対の支点部上に載置された厚
さ200μm以下の微小な脆性材料からなる試料と、下
端が円錐状とされ、一対の支点部の中心位置で上記試料
の中心を押圧して上記試料に荷重を加える負荷部を備え
たことを特徴とする微小な脆性材料の3点曲げ試験治
具。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09731393A JP3225683B2 (ja) | 1993-04-23 | 1993-04-23 | 微小な脆性材料の3点曲げ試験治具 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09731393A JP3225683B2 (ja) | 1993-04-23 | 1993-04-23 | 微小な脆性材料の3点曲げ試験治具 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06308002A JPH06308002A (ja) | 1994-11-04 |
JP3225683B2 true JP3225683B2 (ja) | 2001-11-05 |
Family
ID=14189004
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP09731393A Expired - Lifetime JP3225683B2 (ja) | 1993-04-23 | 1993-04-23 | 微小な脆性材料の3点曲げ試験治具 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3225683B2 (ja) |
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JP7390200B2 (ja) * | 2020-01-29 | 2023-12-01 | 株式会社ディスコ | チップの強度測定方法、試験装置、及び、チップの強度計算方法 |
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-
1993
- 1993-04-23 JP JP09731393A patent/JP3225683B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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JPH06308002A (ja) | 1994-11-04 |
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