基片折曲（彎曲）試驗檢測項目詳解

一、主要檢測項目

1. • 定義：基片在彎曲載荷下斷裂前所能承受的最大應力。
   • 指標：通過三點彎曲或四點彎曲試驗測定，計算公式為 ?=(3??)/(2??2)σ=(3FL)/(2bh2)（三點彎曲）。
   • 意義：反映材料抵抗外部彎曲載荷的能力，直接影響基片的機械可靠性。
2. • 定義：材料在存在裂紋或缺陷時抵抗裂紋擴展的能力。
   • 檢測方法：結合彎曲試驗與裂紋預制技術（如單邊缺口梁法）。
   • 應用：評估基片在高應力環境下的抗裂性能，如半導體晶圓的切割工藝優化。
3. • 定義：材料在彈性變形階段的應力-應變比例系數。
   • 測定：通過彎曲試驗的載荷-位移曲線斜率計算得出。
   • 用途：判斷基片的剛性，指導柔性電子器件（如折疊屏）的基材選型。
4. • 定義：基片在斷裂前的最大彎曲形變量。
   • 測試：記錄載荷加載至斷裂時的位移值。
   • 意義：衡量材料柔韌性的關鍵指標，適用于柔性基片（如PI薄膜）的耐用性評價。
5. • 檢測內容：卸載后基片的永久形變量及內部應力分布。
   • 方法：結合彎曲試驗與應力分析（如X射線衍射法）。
   • 重要性：避免基片因殘余應力導致后續加工（如光刻）中出現翹曲或開裂。
6. • 定義：基片在反復彎曲載荷下的疲勞壽命。
   • 參數：設定彎曲半徑、頻率、循環次數（如10萬次），觀測裂紋萌生與擴展。
   • 應用：驗證柔性電子產品的長期可靠性（如可穿戴設備）。
7. • 測試條件：在高低溫環境下（如-40℃至150℃）進行彎曲試驗。
   • 指標：對比不同溫度下的彎曲強度與斷裂行為。
   • 意義：評估基片在極端溫度環境中的適用性，如汽車電子元件。

二、試驗方法與標準

1. • 原理：基片兩端固定，中間施加集中載荷（見圖1）。
   • 標準：ASTM D790（塑料）、JIS R1601（陶瓷基板）。
2. • 優勢：純彎曲區域更大，數據更適用于均勻材料評價。
   • 標準：ISO 14704（精細陶瓷）、GB/T 6569（結構陶瓷）。
3. • 設備：伺服液壓或電動馬達驅動的動態試驗機。
   • 用途：模擬實際工況中的振動或反復形變場景。

三、結果分析與應用

1. • 應力-應變曲線：確定彈性極限、屈服點及斷裂點。
   • Weibull統計分析：評估基片強度分布的均勻性及失效概率。
2. • 脆性斷裂：常見于陶瓷基板，斷口平整無塑性變形。
   • 韌性斷裂：柔性基片（如聚合物）表現為纖維狀斷口。
3. • 材料改進：通過摻雜、涂層或復合工藝提升彎曲性能。
   • 結構設計：優化基片厚度、層壓方式以降低應力集中。

四、應用案例

1. • 通過彎曲試驗確定切割工藝參數，減少崩邊風險。
2. • 循環彎曲耐久性測試確保折疊屏10萬次彎折不失效。
3. • 結合高溫彎曲試驗驗證其在封裝工藝中的抗翹曲能力。

五、注意事項

1. 樣品制備：切割邊緣需拋光以避免應力集中干擾數據。
2. 加載速率控制：過快加載可能導致脆性材料數據偏差。
3. 環境模擬：濕度、溫度等條件需與實際應用場景一致。

總結