[发明专利]一种异相界面拉力测试夹具及测试方法

说明书

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。