[发明专利]一种陶瓷基板断裂韧性的测试方法及装置

说明书

本发明提供一种陶瓷基板断裂韧性的测试方法及装置，涉及陶瓷基板测试技术领域，该方法包括以下步骤：获取标准尺寸陶瓷基板样品的断裂韧性和弯曲强度；根据所述标准尺寸陶瓷基板样品的样本参数、所述断裂韧性和所述弯曲强度，获取裂纹长度对应的临界厚度；根据所述临界厚度与所述待测陶瓷基板样品的厚度，确定所述裂纹长度；根据所述裂纹长度，加工待测陶瓷基板样品，形成含预制裂纹的所述待测陶瓷基板样品；利用单边预裂纹梁法测试所述含所述预制裂纹的所述待测陶瓷基板样品的断裂韧性，本发明实现超薄的陶瓷基板材料断裂韧性的准确测试，能够更准确地反应材料阻止裂纹扩展的能力，对保障构件的服役可靠性和安全应用具有重要意义。

技术领域

本发明涉及陶瓷基板测试技术领域，尤其涉及一种陶瓷基板断裂韧性的测试方法及装置。

背景技术

陶瓷基板因具有热导率高、热膨胀系数低、耐热性好、高绝缘、高强度、耐腐蚀等优越性能，已广泛应用于传统半导体领域以及高频通信、发光二极管(Light-EmittingDiode，LED)照明、新能源汽车、高铁、风能和光伏发电等新兴领域。对于陶瓷薄基板而言，其在应用中常常伴随着颠簸震动等复杂力学环境，同时由于使用时的往复热循环过程，导致基板受到较大残余应力影响，因而对材料的力学性能有着较高的要求。断裂韧性作为陶瓷材料最为重要的本征力学性能之一，能够反应材料阻止裂纹扩展的能力。准确测试陶瓷薄基板断裂韧性，对保障构件的服役可靠性和安全应用具有重要意义。

目前，针对陶瓷基板材料断裂韧性的测试广泛采用的技术采用国际标准ISO21113-2018中规定的单边预裂纹梁(Single Edge Precrcked Beam，SEPB)法，SEPB方法采用声发射监测技术对超薄脆性材料进行裂纹预制，裂纹长度控制在样品宽度的0.35-0.6倍之间，之后利用三点弯曲或者四点弯曲加载的方式，通过测试极限载荷带入计算公式即可求出断裂韧性。

但是，在采用SEPB方法进行测试时主要存在两方面的缺陷：

第一，在预制裂纹过程中无法对预制裂纹的长度进行控制；

第二，针对厚度很薄的样品断裂韧性测试时，测试结果存在误差大的问题。

第一方面存在的问题可以通过应变诱导法预制裂纹等方式进行解决，导致第二方面的问题原因主要是由于在基板厚度逐渐减小的过程中，样品的受力状态逐渐由平面应变状态过渡为平面应力状态，而现有技术推导的计算公式是基于平面应变状态理论进行的推导，因此SEPB方法无法应用于厚度很薄的陶瓷基板样品。

综上所述，针对于超薄的陶瓷基板断裂韧性的测试方法是目前业界亟待解决的重要课题。

发明内容

本发明提供一种陶瓷基板断裂韧性的测试方法及装置，用以解决现有技术中SEPB方法无法应用于厚度很薄的陶瓷基板样品的缺陷，实现超薄的陶瓷基板材料断裂韧性的准确测试。

本发明提供一种陶瓷基板断裂韧性的测试方法，包括以下步骤：

获取标准尺寸陶瓷基板样品的断裂韧性和弯曲强度；

根据所述标准尺寸陶瓷基板样品的样本参数、所述断裂韧性和所述弯曲强度，获取裂纹长度对应的临界厚度；其中，所述样本参数包括宽度、所述裂纹长度与所述宽度的比值和形状因子；

根据所述临界厚度与所述标准尺寸陶瓷基板样品的厚度，确定所述裂纹长度；

根据所述裂纹长度，加工待测陶瓷基板样品，形成含预制裂纹的所述待测陶瓷基板样品；

利用单边预裂纹梁法测试含所述预制裂纹的所述待测陶瓷基板样品的断裂韧性。

根据本发明提供的陶瓷基板断裂韧性的测试方法，所述临界厚度为所述标准尺寸陶瓷基板样品受力为平面应变状态时的临界厚度。