单轴微拉伸MEMS材料力学性能测试的系统集成

摘要

为了对微米尺度薄膜材料的力学性能进行测试,开发了一套成本较低的单轴微拉伸MEMS材料力学性能测试系统.首先,根据有限元模拟优化设计测试样片,使其能够易于夹持、准确对中,以利于应力和应变的测量.接着采用三维非硅UV-LIGA微加工技术制备了Ni薄膜样片.根据单轴拉伸测试过程和硬件构成,以Visual Basic为平台编译了一套数据采集与分析系统.最后,应用该测试系统完成对电镀Ni薄膜材料性能的测试.实验结果表明,该系统能够精确测试试样应变,精度达到0.01 μm,拉伸力精度达到mN级.得到的电镀Ni薄膜材料的杨氏模量约为94.5 GPa,抗拉强度约为1.76 GPa.该系统基本满足微米尺度材料单轴微拉伸力学性能测试的需要.