TWI400435B - 微機電系統元件之試驗治具及其振動或衝擊試驗方法 - Google Patents

Description

微機電系統元件之試驗治具及其振動或衝擊試驗方法

本發明是有關於一種試驗治具及方法，且特別是有關於一種用於微機電系統元件之振動或衝擊試驗治具及方法。

微機電系統(Micro-electromechanical System；MEMS)是目前科技界公認相當具有未來發展潛力及前瞻的研究領域，它是一種可將光、機、電、控制、化學等微元件整合於單一晶片，並應用於光電影像、生化醫療、資訊儲存與消費性電子等領域的高科技技術。

為了有效控管微機電系統元件的品質，微機電系統元件需進行多道試驗工序，以檢驗微機電系統元件的品質是否符合設定的標準。其中，振動試驗(vibration test)以及衝擊試驗(shock test)為微機電系統元件相當重要的一道試驗。

由於現在的微機電系統元件對於高強度的振動或是衝擊的要求越來越高，有些規格的微機電系統元件的衝擊要求甚至高達30000G，以現有的試驗治具難以進行大量且高試驗強度的試驗。因此，如何提高微機電系統元件振動/衝擊試驗效率，尤其是在高G值的振動/衝擊試驗中的效率，便成為一個重要的課題。

因此本發明的目的就是在提供一種微機電系統元件之試驗治具及試驗方法，用以提供微機電系統元件進行振動或是衝擊試驗的效率。

依照本發明一實施例，提出一種微機電系統元件之試驗治具，應用於振動試驗或衝擊試驗，微機電系統元件之試驗治具包含立方體治具，立方體治具包含相對之第一表面及第二表面、相對之第三表面及第四表面，以及相對之第五表面及第六表面。試驗治具包含多個設置於第一表面、第三表面及第五表面之凹槽，每一凹槽容置至少一微機電系統元件。試驗治具更包含多個定位元件，以固定微機電系統元件於凹槽之中。

凹槽包含多個第一凹槽，第一凹槽為矩形凹槽，第一凹槽之側邊為平行於立方體治具之側邊。凹槽可更包含多個第二凹槽，第二凹槽為矩形凹槽，第二凹槽與第一凹槽之間夾有角度。定位元件可包含黏著膠，微機電系統元件藉由黏著膠固定於凹槽之中。定位元件可包含多個蓋板及多個螺絲，蓋板蓋合於第一表面、第三表面及第五表面，螺絲用以鎖固蓋板於立方體治具。微機電系統元件之試驗治具更包含設置於第二表面、第四表面及第六表面之多個螺絲孔、轉接板及多個螺絲。立方體治具之第二表面、第四表面或第六表面其中之一與轉接板鎖合，轉接板再固定於振動試驗或衝擊試驗之機台。

本發明之另一態樣為一種應用此微機電系統元件之試驗治具的振動試驗方法，包含固定微機電系統元件於立方體治具之凹槽之中，接著，固定立方體治具於振動試驗機台上，其中第一表面朝上，再進行振動試驗。之後，再次固定立方體治具於振動試驗機台上，此時第三表面朝上，並再次進行振動試驗。此方法更包含再次固定立方體治具於振動試驗機台，此時第五表面朝上，接著，再次進行振動試驗。

本發明之又一態樣為一種應用此微機電系統元件之試驗治具的衝擊試驗方法，包含固定微機電系統元件於立方體治具之凹槽之中，接著固定立方體治具於衝擊試驗機台上，此時第一表面朝上，然後進行衝擊試驗。接著，再次固定立方體治具於衝擊試驗機台上，此時第三表面朝上，並再次進行衝擊試驗。最後，再次固定立方體治具於衝擊試驗機台，此時第五表面朝上，以及再次進行衝擊試驗。

本發明之微機電系統元件之試驗治具可以同時進行三個軸向的振動或是衝擊試驗，並藉由翻轉及定位立方體治具進行振動或衝擊試驗，而得到微機電系統元件於至少三個軸向的試驗結果。如此一來，可大幅地提高微機電系統元件進行振動或是衝擊試驗的效率。

以下將以圖式及詳細說明清楚說明本發明之精神，任何所屬技術領域中具有通常知識者在瞭解本發明之較佳實施例後，當可由本發明所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本發明之精神與範圍。

參照第1A圖與第1B圖，其係繪示本發明之微機電系統元件之試驗治具第一實施例的立體視圖及展開圖。微機電系統元件之試驗治具100可應用在振動(vibration)試驗或是衝擊(shock)試驗中。試驗治具100包含有立方體治具110與複數個凹槽120。立方體治具110包含有相對之第一表面111及第二表面112、相對之第三表面113及第四表面114、以及相對之第五表面115及第六表面116。

凹槽120為設置在第一表面111、第三表面113及第五表面115上。每一凹槽120為用以容置至少一微機電系統元件。本實施例中之凹槽120呈棋盤式排列，凹槽120之尺寸與微機電系統元件相匹配，以一對一地容置微機電系統元件。試驗治具100可以使用黏著劑作為定位元件，以將微機電系統元件黏貼於凹槽120之中而固定。試驗治具100更包含有設置於第二表面112、第四表面114及第六表面116上之複數個螺絲孔130，以藉由螺絲孔130固定於振動或是衝擊試驗機台上。

參照第2圖，其係繪示本發明之微機電系統元件之試驗治具第二實施例之示意圖。微機電系統元件之試驗治具200包含立方體治具210、設置於立方體治具210之第一表面211、第三表面213及第五表面(圖中未繪示)上之多個凹槽220、以及多個定位元件230。其中第一表面211、第三表面213及第五表面上更設置有多個螺絲孔240。微機電系統元件250為裝置在凹槽220之中。定位元件230包含有蓋板232及螺絲234，蓋板232為蓋合在第一表面211、第三表面213及第五表面(圖中未繪示)上，並透過螺絲234鎖附於第一表面211、第三表面213及第五表面(圖中未繪示)上之螺絲孔240，以將微機電系統元件250固定在凹槽220之中。凹槽220可以同第1圖中所繪示之棋盤式排列，或者，如本實施例所繪示之長條形凹槽，以在一個凹槽220中放置多個微機電系統元件250。

參照第3圖，其係繪示本發明之微機電系統元件之試驗治具第三實施例的示意圖。微機電系統元件之試驗治具300包含有立方體治具310、設置於立方體治具310之第一表面311、第三表面313與第五表面(圖中未繪示)之凹槽320、設置於立方體治具310之第二表面(圖中未繪示)、第四表面(圖中未繪示)及第六表面316上之多個螺絲孔330、具有螺絲孔330之轉接板340，及多個螺絲350。

轉接板340之面積較立方體治具310的底面積為大。轉接板340可以先利用螺絲350鎖固在立方體治具310之第二表面(圖中未繪示)、第四表面(圖中未繪示)或第六表面316上的螺絲孔330，接著，轉接板340再鎖附於試驗機台380上，使得立方體治具310透過轉接板340固定在試驗機台380上。

參照第4A圖至第4C圖，其係分別繪示應用本發明之微機電系統元件之試驗治具進行振動或衝擊試驗之不同階段的示意圖。微機電系統元件(圖中未繪示)被固定在立方體治具410的第一表面411、與第四表面414相對之第三表面413、第五表面415上。立方體治具410再被固定在振動或是衝擊試驗機台上，以進行振動或是衝擊試驗。

第4A圖中，立方體治具410的第二表面(圖中未繪示)固定於試驗機台(圖中未繪示)上，此時，立方體治具410的第一表面411朝上。接著，進行第一次振動或是衝擊試驗。此時位於第一表面411上的微機電系統元件會進行Z軸方向的振動或是衝擊試驗，位於第三表面413以及第五表面415上之微機電系統元件則是分別進行X軸方向及Y軸方向的振動或是衝擊試驗。上述三軸向的方向定義以個別微機電系統元件為基準進行定義，其中以個別微機電系統元件之厚度方向作為Z軸方向。

進行完第一次試驗之後，立方體治具410可被翻轉，如第4B圖所示。此時，立方體治具410的第四表面414固定在振動或是衝擊試驗機台上，立方體治具410的第三表面413朝上。接著進行第二次的振動或是衝擊試驗。此時，位於第三表面413上的微機電系統元件進行Z軸方向的振動或是衝擊試驗，而第一表面411及第五表面415上的微機電系統元件則是分別進行Y軸方向與X軸方向的振動或衝擊試驗。

進行完第二次試驗之後，立方體治具410可再一次被翻轉，如第4C圖所示。此時，立方體治具的410第六表面416固定在試驗機台上，立方體治具410的第五表面415朝上。接著，進行第三次的振動或是衝擊試驗。此時，位於第五表面415上的微機電系統元件會進行Z軸方向的振動或是衝擊試驗，而位於第一表面411及第三表面413上的微機電系統元件則是分別進行X軸方向及Y軸方向的振動或是衝擊試驗。

換言之，當翻轉立方體治具410分別進行三次的振動或是衝擊試驗之後，位於第一表面411、第三表面413及第五表面415上的微機電系統元件亦分別完成了三個軸向的振動或是衝擊試驗。相較於習知技術一次僅能針對單一軸向進行試驗，本發明所提供的立方體治具410可以同時進行三軸向的試驗，並經由翻轉立方體治具410，使得其上之微機電系統元件可以完成三個軸向的振動或是衝擊試驗，有效地提高微機電系統元件之振動或是衝擊試驗的效率。

參照第5圖，其係繪示本發明之微機電系統元件試驗治具之凹槽配置一實施例的示意圖。設置於立方體治具500上以容置微機電系統元件之凹槽510包含有第一凹槽512及第二凹槽514。其中第一凹槽512與第二凹槽514均為矩形凹槽。第一凹槽512的側邊為平行於立方體治具500的側邊，使得進行振動或是衝擊試驗時，第一凹槽512中的微機電系統元件可以進行正對於立方體治具500之三個軸向之其中之一的振動或是衝擊試驗。而第二凹槽514與第一凹槽512之間可以夾有特定角度，舉例而言，若是進一步地需要微機電系統元件於45度斜角方向的試驗結果，則第二凹槽514可以設計為與第一凹槽512夾45度角，以在進行振動或是衝擊試驗時，得到三軸向以及夾有特定角度，如45度角的試驗結果。

本發明所提供之微機電系統元件適用於進行大量的且高強度的微機電系統元件的振動或是衝擊試驗。立方體治具的材料為重量輕，彈性係數和密度比值(E/ρ)大，阻尼值高的金屬材料，如鈹/鋁/鎂(Be/Al/Mg)的合金，鋼鐵或是鈦合金等。此立方體治具能承受的試驗強度可由1G起至30000G。

參照第6圖，其係繪示應用本發明之微機電系統元件之試驗治具的振動試驗方法。步驟610為固定微機電系統元件於立方體治具之凹槽之中。接著，步驟620為固定立方體治具於振動試驗機台上，其中立方體治具的第一表面朝上，接著，步驟630為進行振動試驗。完成第一次振動試驗後，步驟640為翻轉立方體治具，並再一次將立方體治具固定在振動試驗機台上，此時，立方體治具的第三表面朝上。接著，步驟650為再次進行振動試驗。完成第二次振動試驗之後，翻轉立方體治具，步驟660為再一次固定立方體治具於振動試驗機台上，其中立方體治具的第五表面朝上，接著，步驟670為再次進行振動試驗。

參照第7圖，其係繪示應用本發明之微機電系統元件之試驗治具的衝擊試驗方法。步驟710為固定微機電系統元件於立方體治具之凹槽之中。接著，步驟720為固定立方體治具於衝擊試驗機台上，其中立方體治具的第一表面朝上，接著，步驟730為進行衝擊試驗。完成第一次衝擊試驗後，步驟740為翻轉立方體治具，並使立方體治具再一次固定在衝擊試驗機台上，此時，立方體治具的第三表面朝上。接著，步驟750為再次進行衝擊試驗。完成第二次衝擊試驗之後，翻轉立方體治具，步驟760為再一次固定立方體治具於衝擊試驗機台上，其中立方體治具的第五表面朝上，接著，步驟770為再次進行衝擊試驗。

由上述本發明較佳實施例可知，應用本發明具有下列優點。本發明之微機電系統元件之試驗治具可以同時進行三個軸向的振動或是衝擊試驗，並藉由翻轉及定位立方體治具進行振動或衝擊試驗，而得到微機電系統元件於至少三個軸向的試驗結果。如此一來，可大幅地提高微機電系統元件進行振動或是衝擊試驗的效率。

雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．試驗治具

110．．．立方體治具

111．．．第一表面

112．．．第二表面

113．．．第三表面

114．．．第四表面

115．．．第五表面

116．．．第六表面

120．．．凹槽

130．．．螺絲孔

200．．．試驗治具

210．．．立方體治具

211．．．第一表面

213．．．第三表面

220．．．凹槽

230．．．定位元件

232．．．蓋板

234．．．螺絲

240．．．螺絲孔

250．．．微機電系統元件

300．．．試驗治具

310．．．立方體治具

311．．．第一表面

313．．．第三表面

316．．．第六表面

330．．．螺絲孔

340．．．轉接板

350．．．螺絲

380．．．試驗機台

410．．．立方體治具

411．．．第一表面

413．．．第三表面

414．．．第四表面

415．．．第五表面

416．．．第六表面

500．．．立方體治具

510．．．凹槽

512．．．第一凹槽

514．．．第二凹槽

610~770．．．步驟

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下：

第1A圖與第1B圖係繪示本發明之微機電系統元件之試驗治具第一實施例的立體視圖及展開圖。

第2圖係繪示本發明之微機電系統元件之試驗治具第二實施例之示意圖。

第3圖係繪示本發明之微機電系統元件之試驗治具第三實施例的示意圖。

第4A圖至第4C圖係分別繪示應用本發明之微機電系統元件之試驗治具進行振動或衝擊試驗之不同階段的示意圖。

第5圖係繪示本發明之微機電系統元件試驗治具之凹槽配置一實施例的示意圖。

第6圖係繪示應用本發明之微機電系統元件之試驗治具的振動試驗方法。

第7圖係繪示應用本發明之微機電系統元件之試驗治具的衝擊試驗方法。

100．．．試驗治具

110．．．立方體治具

120．．．凹槽

130．．．螺絲孔

Claims (11)

1. 一種微機電系統元件之試驗治具，應用於一振動試驗或一衝擊試驗，包含：一立方體治具，包含相對之一第一表面及一第二表面、相對之一第三表面及一第四表面，以及相對之一第五表面及一第六表面；複數個凹槽，設置於該第一表面、該第三表面及該第五表面，每一該些凹槽容置至少一微機電系統元件；以及複數個定位元件，用以固定該些微機電系統元件於該些凹槽之中。
2. 如申請專利範圍第1項所述之微機電系統元件之試驗治具，其中該些凹槽包含複數個第一凹槽，該些第一凹槽為矩形凹槽，該些第一凹槽之側邊為平行於該立方體治具之側邊。
3. 如申請專利範圍第2項所述之微機電系統元件之試驗治具，其中該些凹槽更包含複數個第二凹槽，該些第二凹槽為矩形凹槽，該些第二凹槽與該些第一凹槽之間夾有一角度。
4. 如申請專利範圍第1項所述之微機電系統元件之試驗治具，該些定位元件包含黏著膠，該些微機電系統元件藉由黏著膠固定於該些凹槽之中。
5. 如申請專利範圍第1項所述之微機電系統元件之試驗治具，其中該些定位元件包含複數個蓋板及複數個螺絲，該些蓋板蓋合於該第一表面、該第三表面及該第五表面，該些螺絲用以鎖固該些蓋板於該立方體治具。
6. 如申請專利範圍第1項所述之微機電系統元件之試驗治具，更包含複數個螺絲孔，設置於該第二表面、該第四表面及該第六表面上。
7. 如申請專利範圍第1項所述之微機電系統元件之試驗治具，更包含一轉接板及複數個螺絲，該第二表面、該第四表面或該第六表面其中之一與該轉接板鎖合，該轉接板再固定於該振動試驗或該衝擊試驗之機台。
8. 一種應用申請專利範圍第1項所述之微機電系統元件之試驗治具的振動試驗方法，包含；固定該些微機電系統元件於該立方體治具之該些凹槽之中；固定該立方體治具於該振動試驗機台上，其中該第一表面朝上；進行一振動試驗；再次固定該立方體治具於該振動試驗機台上，其中該第三表面朝上；以及再次進行該振動試驗。
9. 如申請專利範圍第8項所述之振動試驗方法，更包含：再次固定該立方體治具於該振動試驗機台，其中該第五表面朝上；以及再次進行該振動試驗。
10. 一種應用申請專利範圍第1項所述之微機電系統元件之試驗治具的衝擊試驗方法，包含；固定該些微機電系統元件於該立方體治具之該些凹槽之中；固定該立方體治具於該衝擊試驗機台上，其中該第一表面朝上；進行一衝擊試驗；再次固定該立方體治具於該衝擊試驗機台上，其中該第三表面朝上；以及再次進行該衝擊試驗。
11. 如申請專利範圍第10項所述之衝擊試驗方法，更包含：再次固定該立方體治具於該衝擊試驗機台，其中該第五表面朝上；以及再次進行該衝擊試驗。