弯曲蠕变试验装置的制作方法

1.本发明涉及半导体材料测试技术领域，特别是涉及一种弯曲蠕变试验装置。


背景技术：

2.随着半导体行业的不断发展，对于半导体材料工作的稳定性以及安全性要求越来越高，影响半导体材料性能的因素有位错密度和残余应力等，蠕变力学性能很大程度上决定了半导体材料的应用。目前比较成熟的蠕变试验方法包括线性累积损伤法、延性耗损法等，相对应的蠕变试验的理论研究工作也已取得了不少进展。
3.传统技术中，通过三点弯曲蠕变试验装置进行测试，在三点弯曲试验中，可以看成一简支梁受一集中力作用。将截面为矩形或圆形的试样放在弯曲装置上，调整跨距，在试样上加载进行弯曲试验，直到达到规定的弯曲程度或发生断裂。然而，目前的三点弯曲试验方式，试样两端由支撑点支撑，在施加载荷时容易产生滑动，影响测量结果。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种弯曲蠕变试验装置，能够解决现有的测量结构在施加载荷时容易产生滑动的技术问题，测量的准确率高。
5.本公开实施方式提供一种弯曲蠕变试验装置，包括：
6.机架本体；
7.固定组件，所述固定组件装设于所述机架本体用于固定物料的第一端；
8.驱动组件，所述驱动组件包括装设于所述机架本体的驱动机构、装设于所述机架本体用于与该物料抵接的支撑件及与所述驱动机构驱动连接的驱动臂；
9.折弯组件，所述折弯组件滑动连接于所述驱动臂，用于固定该物料的第二端；所述驱动臂在所述驱动机构的驱动下，带动所述折弯组件绕着所述支撑件转动，用于折弯该物料；以及
10.测量组件，所述测量组件被设置用于对被折弯的该物料进行弯曲蠕变测量。
11.本公开实施方式提供的弯曲蠕变试验装置，固定组件用于固定物料的一端以提升折弯过程的稳定性，折弯组件用于固定物料的另一端，驱动机构与驱动臂驱动连接，能够带动折弯组件整个绕着支撑件转动以折弯该物料，并通过测量组件测量被折弯的该物料的弯曲蠕变情况。进一步地，由于折弯组件滑动连接于驱动臂，当驱动机构与驱动臂驱动连接以折弯该物料时，折弯组件会根据该物料的折弯情况沿着驱动臂的长度方向来回移动，以避免该物料的延伸方向受力，进而影响测量结果。
12.在其中一个实施例中，所述折弯组件包括滑动连接于所述驱动臂的移动座及与所述移动座转动连接的夹具机构，所述夹具机构用于夹持该物料。
13.如此设置，夹具机构转动连接于移动座，以保证物料的受力方向保持不变。
14.在其中一个实施例中，所述驱动臂包括径向段及与所述径向段连接的切向段；所述折弯组件还包括沿所述切向段长度方向延伸的导轨及装设于所述移动座并与所述导轨
滑动配合的滑块。
15.如此设置，当驱动机构与驱动臂驱动连接以折弯该物料时，折弯组件会根据该物料的折弯情况沿着切向段的长度方向来回移动，以避免该物料的延伸方向受力，进而影响测量结果。
16.在其中一个实施例中，所述夹具机构包括与所述移动座转动连接的夹具座及装设于所述夹具座的抵压件，所述抵压件用于穿过所述夹具座以抵压该物料。
17.如此设置，夹具座转动连接于移动座，以保证物料的受力方向保持不变，抵压件穿过夹具座用于抵压该物料。
18.在其中一个实施例中，所述测量组件包括装设于所述夹具座的压力传感器及与所述压力传感器连接的承压板，所述压力传感器用于测量该物料对所述承压板施加的反作用力。
19.如此设置，驱动机构驱动驱动臂摆动以折弯该物料，以使该物料与承压板抵压，此时压力传感器能够感应到承压板的受力情况。
20.在其中一个实施例中，所述驱动机构包括装设于所述机架本体的驱动件、穿过所述支撑件并与所述驱动臂固接的传动轴、与所述驱动件驱动连接的主动伞齿轮及设置于所述传动轴并与所述主动伞齿轮啮合的从动伞齿轮，所述驱动件与所述主动伞齿轮驱动连接并通过所述从动伞齿轮改变所述驱动臂的转动方向。
21.如此设置，驱动件能够通过相互啮合的主动伞齿轮和从动伞齿轮来改变驱动臂的转动方向。
22.在其中一个实施例中，所述测量组件还包括角度传感器，所述角度传感器装设于所述机架本体并与所述从动伞齿轮对应设置。
23.如此设置，角度传感器能够获取物料的弯曲角度，进而估算物料的形变量。
24.在其中一个实施例中，所述支撑件为圆筒状，所述支撑件同轴地套设于所述传动轴并与所述传动轴转动连接。
25.如此设置，一方面支撑件的外壁能够作为支撑点与物料抵接；另一方面支撑件套设于传动轴的外周并与传动轴转动连接，对传动轴起到的稳定支撑作用。
26.在其中一个实施例中，所述固定组件包括装设于所述机架本体的固定座、装设于所述固定座用于限制该物料的限制座及设置于所述限制座的固定件，所述固定件穿过所述限制座用于与该物料抵接。
27.如此设置，固定件穿过限制座用于与该物料抵接以固定该物料。
28.在其中一个实施例中，所述固定组件还包括与所述限制座连接的紧固件及设置于所述限制座内用于与该物料抵接的橡胶垫，所述紧固件与所述固定座连接用于将所述限制座固定于所述固定座。
29.上述实施例中，紧固件与固定座连接用于将限制座固定在固定座上，橡胶垫设置于限制座内用于与该物料抵接，防止物料在夹紧过程中被损坏。
附图说明
30.图1为本发明中弯曲蠕变试验装置的立体结构示意图；
31.图2为图1中a局部放大图；
32.图3为图1中弯曲蠕变试验装置的俯视图；
33.图4为图3中b-b处剖视图；
34.图5为图3中c-c处剖视图。
35.附图标号说明：
36.10、机架本体；20、固定组件；21、固定座；22、限制座；23、固定件；24、紧固件；25、橡胶垫；30、驱动组件；31、驱动件；32、传动轴；33、主动伞齿轮；34、从动伞齿轮；35、驱动臂；351、径向段；352、切向段；36、支撑件；40、折弯组件；41、移动座；411、第一容纳空间；412、第二容纳空间；42、夹具机构；421、夹具座；422、抵压件；43、导轨；44、滑块；50、测量组件；51、压力传感器；52、承压板；53、角度传感器。
具体实施方式
37.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
38.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
39.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
40.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
41.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
42.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
43.请参阅图1至图5，本发明提供一种弯曲蠕变试验装置，包括机架本体10、固定组件20、驱动组件30、折弯组件40以及测量组件50；固定组件20装设于机架本体10用于固定物料的第一端；驱动组件30包括装设于机架本体10的驱动机构、装设于机架本体10用于与该物料抵接的支撑件36及与驱动机构驱动连接的驱动臂35；折弯组件40滑动连接于驱动臂35，用于固定该物料的第二端；驱动臂35在驱动机构的驱动下，带动折弯组件40绕着支撑件36转动，用于折弯该物料；测量组件50被设置用于对被折弯的该物料进行弯曲蠕变测量。本实施例中物料为半导体材料。
44.相较于传统的三点弯曲试验方式，试样两端由支撑点支撑，在施加载荷时容易产生滑动，影响测量结果。本公开实施方式提供的弯曲蠕变试验装置，固定组件20用于固定物料的一端以提升折弯过程的稳定性，折弯组件40用于固定物料的另一端，驱动机构与驱动臂35驱动连接，能够带动折弯组件40整个绕着支撑件36转动以折弯该物料，并通过测量组件50测量被折弯的该物料的弯曲蠕变情况。
45.进一步地，由于折弯组件40滑动连接于驱动臂35，当驱动机构与驱动臂35驱动连接以折弯该物料时，折弯组件40会根据该物料的折弯情况沿着驱动臂35的长度方向来回移动，以避免该物料的延伸方向受力，进而影响测量结果。
46.结合图1、图3和图4所示，在一些实施例中，折弯组件40包括滑动连接于驱动臂35的移动座41及与移动座41转动连接的夹具机构42，夹具机构42用于夹持该物料的第二端。如此设置，夹具机构42转动连接于移动座41，以保证物料的受力方向保持不变。
47.本实施例中，机架本体10具有对称设置的支撑底座，驱动机构和支撑件36均安装于支撑底座。优选地，支撑底座为三角形状结构设置。
48.较佳地，驱动臂35包括径向段351及与径向段351连接的切向段352；折弯组件40还包括沿切向段352长度方向延伸的导轨43及装设于移动座41并与导轨43滑动配合的滑块44。具体地，径向段351和切向段352彼此垂直设置，且切向段352与该物料的初始状态平行。
49.如此设置，当驱动机构与驱动臂35驱动连接以折弯该物料时，折弯组件40会根据该物料的折弯情况沿着切向段352的长度方向来回移动，以避免该物料的延伸方向受力，进而影响测量结果。
50.在一些实施例中，夹具机构42包括与移动座41转动连接的夹具座421及装设于夹具座421的抵压件422，抵压件422用于穿过夹具座421抵压该物料。
51.如此设置，夹具座421转动连接于移动座41，以保证物料的受力方向保持不变，抵压件422穿过夹具座421用于抵压该物料，此种抵压方式能够适用不同形状的物料。本实施例中，抵压件422的数量为多个，且抵压件422优选但不限于紧固螺栓。
52.示例性地，移动座41包括上下间隔设置的第一容纳空间411和第二容纳空间412，滑块44可拆卸地装设于第一容纳空间411，夹具座421转动连接于第二容纳空间412。
53.具体地，测量组件50包括装设于夹具座421的压力传感器51及与压力传感器51连接的承压板52，压力传感器51用于测量该物料对承压板52施加的反作用力。当驱动机构驱动驱动臂35摆动时，夹具机构42用于折弯该物料，以使该物料与承压板52抵压并通过压力传感器51感应承压板52的受力情况。
54.需要解释的是，由于承压板52位于压力传感器51和抵压件422之间，抵压件422用于将该物料抵压于承压板52，通过对抵压件422的旋进、旋出控制移动，实现对该物料的装
夹和卸载，并根据压力传感器51示数确认紧固力度。
55.当折弯组件40绕着支撑件36转动时，承压板52在折弯组件40的带动下绕着支撑件36转动，用于推动该物料的第二端以折弯该物料。此时压力传感器51能够感应到承压板52的受力情况。此外，承压板52的设置能够避免该物料直接与压力传感器51接触，以防止该物料压坏压力传感器51。
56.结合图1、图3和图5所示，在一些实施例中，驱动机构包括装设于机架本体10的驱动件31、穿过支撑件36并与驱动臂35固接的传动轴32、与驱动件31驱动连接的主动伞齿轮33及设置于传动轴32并与主动伞齿轮33啮合的从动伞齿轮34，驱动件31与主动伞齿轮33驱动连接并通过从动伞齿轮34改变驱动臂35的转动方向。
57.如此设置，主动伞齿轮33与驱动件31通过轴肩配合定位，利用平键插入驱动件31的限位孔锁死，防止主动伞齿轮33在工作过程中松动。进一步地，主动伞齿轮33和从动伞齿轮34彼此垂直设置，驱动件31能够通过相互啮合的主动伞齿轮33和从动伞齿轮34来改变驱动臂35的转动方向。此外，采用主动伞齿轮33和从动伞齿轮34结构能够更好地对驱动机构进行布局，避免在机架本体10的高度方向占用太多空间。
58.较佳地，测量组件50还包括角度传感器53，角度传感器53装设于机架本体10并与从动伞齿轮34对应设置。如此设置，角度传感器53能够获取物料的弯曲角度，进而估算物料的形变量。压力传感器51能够获取该物料受到的作用力，本实施例通过采集到的作用力与形变量的数据进行闭环反馈控制。
59.在一些实施例中，支撑件36为圆筒状，支撑件36同轴地套设于传动轴32并与传动轴32转动连接。
60.如此设置，一方面支撑件36的弧形外壁能够作为支撑点与物料抵接，并以此外壁面为加载力原始点，避免出现加载方式过于集中的问题，导致弯曲分布不均匀，某处部位的缺陷可能显示不出来，达不到试验效果；另一方面支撑件36套设于传动轴32的外周并与传动轴32转动连接，对传动轴32起到稳定支撑作用。
61.本发明提高了装置的稳定性和适用范围；同时通过支撑件36的弧形外壁增大物料与支撑件36的接触面，使得折弯半径增大；同时由于固定组件20与折弯组件40的限位作用，使得监测数据精度得到提高。
62.结合图1和图2所示，具体地，固定组件20包括装设于机架本体10的固定座21、装设于固定座21用于限制该物料的限制座22及设置于限制座22的固定件23，固定件23穿过限制座22用于与该物料抵接。如此设置，固定件23穿过限制座22用于与该物料抵接以固定该物料，此种固定方式能够适用不同形状的物料。
63.进一步地，固定组件20还包括与限制座22连接的紧固件24及设置于限制座22内用于与该物料抵接的橡胶垫25，紧固件24与固定座21连接用于将限制座22固定于固定座21。上述实施例中，紧固件24与固定座21连接用于将限制座22固定在固定座21上，橡胶垫25设置于限制座22内用于与该物料抵接，防止物料在夹紧过程中被损坏。
64.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
65.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并
不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种弯曲蠕变试验装置，其特征在于，包括：机架本体(10)；固定组件(20)，所述固定组件(20)装设于所述机架本体(10)用于固定物料的第一端；驱动组件(30)，所述驱动组件(30)包括装设于所述机架本体(10)的驱动机构、装设于所述机架本体(10)用于与该物料抵接的支撑件(36)及与所述驱动机构驱动连接的驱动臂(35)；折弯组件(40)，所述折弯组件(40)滑动连接于所述驱动臂(35)，用于固定该物料的第二端；所述驱动臂(35)在所述驱动机构的驱动下，带动所述折弯组件(40)绕着所述支撑件(36)转动，用于折弯该物料；以及测量组件(50)，所述测量组件(50)被设置用于对被折弯的该物料进行弯曲蠕变测量。2.根据权利要求1所述的弯曲蠕变试验装置，其特征在于，所述折弯组件(40)包括滑动连接于所述驱动臂(35)的移动座(41)及与所述移动座(41)转动连接的夹具机构(42)，所述夹具机构(42)用于夹持该物料。3.根据权利要求2所述的弯曲蠕变试验装置，其特征在于，所述驱动臂(35)包括径向段(351)及与所述径向段(351)连接的切向段(352)；所述折弯组件(40)还包括沿所述切向段(352)长度方向延伸的导轨(43)及装设于所述移动座(41)并与所述导轨(43)滑动配合的滑块(44)。4.根据权利要求2所述的弯曲蠕变试验装置，其特征在于，所述夹具机构(42)包括与所述移动座(41)转动连接的夹具座(421)及装设于所述夹具座(421)的抵压件(422)，所述抵压件(422)用于穿过所述夹具座(421)以抵压该物料。5.根据权利要求4所述的弯曲蠕变试验装置，其特征在于，所述测量组件(50)包括装设于所述夹具座(421)的压力传感器(51)及与所述压力传感器(51)连接的承压板(52)，所述压力传感器(51)用于测量该物料对所述承压板(52)施加的反作用力。6.根据权利要求1所述的弯曲蠕变试验装置，其特征在于，所述驱动机构包括装设于所述机架本体(10)的驱动件(31)、穿过所述支撑件(36)并与所述驱动臂(35)固接的传动轴(32)、与所述驱动件(31)驱动连接的主动伞齿轮(33)及设置于所述传动轴(32)并与所述主动伞齿轮(33)啮合的从动伞齿轮(34)，所述驱动件(31)与所述主动伞齿轮(33)驱动连接并通过所述从动伞齿轮(34)改变所述驱动臂(35)的转动方向。7.根据权利要求6所述的弯曲蠕变试验装置，其特征在于，所述测量组件(50)还包括角度传感器(53)，所述角度传感器(53)装设于所述机架本体(10)并与所述从动伞齿轮(34)对应设置。8.根据权利要求6所述的弯曲蠕变试验装置，其特征在于，所述支撑件(36)为圆筒状，所述支撑件(36)同轴地套设于所述传动轴(32)并与所述传动轴(32)转动连接。9.根据权利要求1至8中任一项所述的弯曲蠕变试验装置，其特征在于，所述固定组件(20)包括装设于所述机架本体(10)的固定座(21)、装设于所述固定座(21)用于限制该物料的限制座(22)及设置于所述限制座(22)的固定件(23)，所述固定件(23)穿过所述限制座(22)用于与该物料抵接。10.根据权利要求9所述的弯曲蠕变试验装置，其特征在于，所述固定组件(20)还包括与所述限制座(22)连接的紧固件(24)及设置于所述限制座(22)内用于与该物料抵接的橡
胶垫(25)，所述紧固件(24)与所述固定座(21)连接用于将所述限制座(22)固定于所述固定座(21)。

技术总结
本发明涉及一种弯曲蠕变试验装置。所述弯曲蠕变试验装置包括机架本体、固定组件、驱动组件、折弯组件以及测量组件；所述固定组件装设于所述机架本体用于固定物料的一端；所述驱动组件包括装设于所述机架本体的驱动机构、装设于所述机架本体用于与物料抵接的支撑件及与所述驱动机构驱动连接的驱动臂；所述折弯组件滑动连接于所述驱动臂，用于固定该物料的另一端；所述驱动臂在所述驱动机构的驱动下，带动所述折弯组件绕着所述支撑件转动，用于折弯该物料；所述测量组件被设置用于对被折弯的该物料进行弯曲蠕变测量。本发明解决了现有的测量结构在施加载荷时容易产生滑动的技术问题。量结构在施加载荷时容易产生滑动的技术问题。量结构在施加载荷时容易产生滑动的技术问题。


技术研发人员：李柠 王宏涛 张腾 屈平
受保护的技术使用者：深海技术科学太湖实验室
技术研发日：2023.05.12
技术公布日：2023/9/14