微構件拉伸測試系統(tǒng)設計與實現(xiàn).pdf

1、隨著MEMS的發(fā)展，微構件材料力學性能研究越來越受到國內外研究人員的重視，但是目前測試所得微構件材料的力學性能參數(shù)分散性很大，甚至連最基礎的彈性模量都沒有一個一致公認的結果。在進行MEMS結構設計時，由于缺乏有關微構件材料力學性能的基礎數(shù)據(jù)，還沒有建立起一個有效的機械可靠性設計準則，這嚴重阻礙了MEMS的發(fā)展。因此，本課題以MEMS材料力學性能測試為切入點，深入進行MEMS典型材料的測試測量技術研究，目的是為典型的MEMS器件結構設計和

2、工藝加工提供理論指導與數(shù)據(jù)支持。進而提高MEMS器件性能、成品率和可靠性。 在總結前人工作的基礎上，本文的主要工作就是設計并搭建了一個結構簡單、性能可靠、測試精度較高的微構件力學性能測試平臺，并進行了微米量級的單晶硅試樣拉伸測試實驗。該測試系統(tǒng)采用壓電陶瓷驅動器作為驅動力；采用壓阻式微力傳感器對加載在試樣上的拉伸力進行片外檢測；采用電感式位移傳感器對拉伸試樣位移進行檢測；采用微定位裝夾機構對試樣進行安裝調整；采用CCD測量技術對

3、試樣裝夾、加載過程進行在線實時監(jiān)測；采用數(shù)據(jù)采集卡和圖像采集卡采集測試數(shù)據(jù)與工控機交互。同時，針對壓電陶瓷存在的遲滯、蠕變等不利特性對壓電陶瓷驅動器進行閉環(huán)PID控制算法研究，針對微力傳感器存在輸出位移現(xiàn)象對整個測試平臺的機械結構進行整體剛度標定實驗，采用LabVIEW圖形化編程語言編寫微構件拉伸測試監(jiān)測控制軟件，主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)顯示保存、圖像采集、視頻采集、圖像標定、圖像應用和壓電陶瓷閉環(huán)PID控制等功能。最后進行了五次單晶硅試