1、中华人民共和国国家标准硅片抗弯强度测试方法GB/T 1 561 5 -1 995 Test method for measulng flexure strength of silicon slice喝1 主题内容与适用范围木标准规定了硅单晶切割片、研磨片和抛光片(简称硅片)的抗弯强度测试方法。本标准适用于品向为和的直拉、悬浮区熔硅单晶片的常温F抗弯强度的视l故。硅一厚度为250900m。2 引用标准GB 12964 硅单晶抛光片GB 12965 硅单晶切割片和研磨片3 术语3. 1 抗弯强度flexure strength 试样破碎时的最大弯曲应力，对脆性材料通常是凸表面最大径l句张l在力，表
2、征抗破碎的性能。3. 2 小挠度little deflection 因片受到中心载荷弯曲时，圆片中心西弯曲前后的最大位移与圆片厚度比为小量。4 方法原理本标准采用简支圆片集中载荷冲击法测定硅片抗弯强度。用一钢球从1/4圆形轨道上滚下，冲击轨道末端垂直放匠的硅圆片试样，小断升高钢球高度直到打碎硅片为止。根据由薄板理论及弹性力学理论推导出的公式(1)计费试样抗穹强度巳iPHI ,j2 1 . A ，= 9.806 7XI一一|一(Yln一十Z)I B I A ,- B 式中z吼一硅片抗弯强度测试值，N/mm2;p 钢球质量，kg;A一一试样简支半径，mm;B 试样厚度，mmjH 打破试样时钢球F滚
3、垂直高度，mm;X (kg mm-2)i2、Y、Z，与硅材料弹性模慧和泊松比有关的系数，对(l1l)佳单品片，分别为182.O. 621及1.146;对(100)硅单品片，分别为207.0.621及1.146。公式()是在薄根小挠度情况下导出，即要求圆片破碎时的最大挠度勺试样厚度比小于1亿，因此.对不符合小挠度条件的测试结果要做出校正。国家技术监督局1995-07-12批准1996-02-01实施) 1 ( ( l .l GB/T 15615一1995由大量实验求出不同厚度及强度的硅片测试时的校正系数K(见附录A).列出K与厚度放强度矶之间的关系(见表A1)oK的误差O.010硅片的测试值。c
4、乘以相应的K就得到在:片的真实抗弯强度，即zt1 = K t1c 式中:硅片真实抗弯强度值，N/mm2; K一-校正系数;c 硅片强度测试值，N/mm2l 5 装置与器具5. 1 脆性材料抗弯强度测试仪(见图1)6 1 7 3 4 测试仪示意图l 框架，2抽板，3主板，4 样片;5-调离螺钉，6滑轨;7钢球5. 1. 1 支架支撑1/4圆滑轨的四方框架。5.1.2 滑轨.半径260mm，正面有凹槽，表面抛光并镀铭，侧面有垂直高度刻度，精确到1mma 5. 1. 3 样片支板=供垂直放置圆片试样。5. 1.4 钢球托架z可在滑轨上移动，定在所需高度。5. 1. 5 制球2质量范围110g的轴承滚
5、珠。5.2 螺旋测微器z测量精度。.01mmo 6 试样制备. ( 2 ) 6. 1 硅片抗弯强度与硅片内在质量和表面损伤状况有关，一般力学参数都有一定的分散度，因此每组试样作研究时需10片左右，抽检时可按有关抽样标准或供需双方商定。6.2 试样表面应符合GB12964或GB12965要求。6.3 将试样用石腊z松香=21配成的粘合剂粘在玻璃板上，用宣径40mm的割圆套头在台钻仁割成直径40mm的圆片。割圆位置规定如f，直径小于80mm的硅片在同心圆位夜，直径80mrn 以伫硅片在偏离主参考面45。位置割第个圆。6.4 试祥闲适当溶剂去腊，用洗涤剂清洗洁净，去离子水冲洗，烘干后放入F燥器中备用
6、。:; 0 S GB/T 15615-1995 7 测量程序7. 1 仪器校准7. 1. 1 调节轨道高度，使滚下的钢球正好打在试样中心。7. 1. 2 螺旋测微器校准零。7.2 测量7.2. 1 将试样放入样片支板。7.2.2 选用适当钢球，将钢球托架固定在某一高度，抽出挡板使钢球沿滑轨滚f，打在试样中心。以定间隔一般为5mm)逐渐升高钢球高度，直至打破试样。7.3 记录试样破碎后fJlj数据7. 3. 1 Ii，钢球滚F高度(以球心计)减1/2间隔值，读数精确tiJ1 mm , 7. 3. 2 B，用螺旋测微器测量试样破碎处厚度，精确到5XIO3mm，测两碎片取其平均值。7. 3. 3 p
7、，钢球质量，精确到1mg o 7. 3. 4 A简支半径，精确到0.05mm , 7.4 影响测试的因素7. 4. 1 选用钢球偏大和起始下落高度偏高造成第次忡击试样破碎，使结果不准。7.4.2 试样在支板内未放稳会引起测试结果偏小。7.4.3 试样厚度不均匀不影响测定结果s试样弯曲引起测量误差，弯曲10m，引起读羞O%l%。7.4.4 制样及操作过程造成试样表面损伤，试样或钢球表面有异物(如细小砖粒)会引起误差。8 iI量结果计算8. 1 由公式(1)计算每个试样的测试值矶。8.2 按测试值民及该试样厚度B在表A2中查出校正系数K，用公式(2)计算试样的抗弯强度。8. 3 求一组试样抗弯强度
8、平均值，为本组试样的抗弯强度。9 精密度本方法草，个实验室测量精密度为+25%(R3S)，该精密度值是对8组不同试样测量得出的。10 试验报告10. 1 试验报告成包括以下内容za. 试样编号、牌号及生产单位，b. 试样直径、厚度及数量3 抗弯强度平均值$d. 本标准编号5e 测量者pf. 测量日期.日96GB/T 15615 1995 附录校正系数的求得方法(补充件)A 本方法所用抗弯强度计算公式是在假定小挠度条件F推导出来的。当硅片较薄，强度值较大时，试样破碎时挠度偏离了小挠度，通过实验求得校正系数。取各类单晶15段，每段分别间隔切成5种不同厚度硅片，按厚度分成5组，每组严格按规定的研磨或
9、研磨加抛光条件进行表面加工，测定每组抗弯强度值，求其平均值作为该组测定值虱，该组平均j羊皮为豆，表Al列出12单晶各组的Ee及E值。表Al编岳、豆, ,mm 饵，N-mmzJ 2-1 0.302 515.83 12-2 0.420 448.17 12-3 0.548 113.81 12-4 O. 705 351.08 12-5 0.909 349. J2 将面c与E绘制，得到c-B曲线，如图Al，由图可见随B增大，c下降并趋近常数。为这段单品的真一实抗弯强度。令。与曲线上不同厚度B时的民之比=K，K就是这段单晶厚度为B、强度为矶时的 校正系数。图Al上同样可做出其他各段单晶的吼一B曲线，取B=
10、O.3时各条曲线上的R值与相应的K值绘制曲线，得到B=O.30mm时的K民曲线(图A2)，同样可得出B=O.35 ,0. 40 ,0.90 mm时的K民曲线，从各曲线上读出K与B、民关系列成表A2.;0)( B. R l:i7 10 x 9.剧67自5z-ubA . - . - - - - - - - - - - - - - -士TTpd3， 阳17- O. 40 (/. 3们A飞17O. !-1( 1 0.110 B.mrn 12及其他单晶RB关系图(). iO 1). !U 。.;0 。.2l 图AlG8/T 15615-1995 表A2校iE系数与B、c关系陀，.m一21-17.1叫1)
11、6. 13z .lS. 1729.1. 20:H3. 231392. 271 -14 1. :C才0.,1539. 371.188叫637.441686.4717:-15.5017tl4. 5,11833. 57)8 82. 60问1川问u凡K 290 卜卜t十!一0.90 I 0.8210.7510.7210.6910.6610.6510.64 I 0.6210.6210.6210.6110.6110.6110.6110.6110.6111- 61 0.90 I O. 821 0.761 0.721 O. 69 1 O. 67 1 O. 65 1 O. 64 1 O. 631 O. 621
12、o. 621 o. 621 0.62 1 0.621 O. 621 o. 62 1 O. 02 i 0.62 . 83 1队77川.731 0.701 O. 67 1 O. 66 1川吕1Q. 63 1 O. 62 1川21 O. 621 0.62 1 Q. 621 0回Io. 621 0.621 0.62 O. 83 1 010川川6810川仍10川川川剧O.62 1 0川川川62口口.9110.8110.7810.7410.7110.6810.6710.6510.6410.6310.631 O. 631 O. 621 O. 621 O. 6210川川O.62 .92 1川0.8归41川O.
13、7刊91川O.7陌51 川O.72 1 O. 69 1 . 6阔81O. 6闵61 Q. 6时5川1o. 6创41川O.6创41 O. 6创3川10川63们|川O.6臼3 O. 63 O. 6;- 1 ，m、250 260 r 300 310 320 0.92 0叫队790.75 0.72 0.70 0.68 0.67 0.65 0叫叫0.640忡61 !二J1 O. 931 O. 851 o. 80 1 o. 761 0 们70 1 O. 6叫川9川910问0盯川山|川0川6阳川讪6川10川o川6衍51川O川6制山4o. 931 队川8510.8010.7610.7310.7110白691
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18、3 10. 72 I 0.70 I O. 69 1 O. 68 民1.sGB/T 15615-1995 续表A2内Nmm-2 K 540 1叩寸山业斗川R.时电500 G10 520 530 550 560 570 . 00 1 O. 941 0.9010.8710.8510.8210.8010.7810.7710.7510.7410.731 0.7210.71 J7111 580 . 00 1 O. 951 O. 91 10.8810.8510.8310.8010.7910.7710.7610.7410.7310.721 o. 711 O. 70 590 11. 00 1 o. 951 O.
19、 911 o. 881 O. 8510.8310.8110.7910.7710.7610.7510.7310.7210.7110.70 :1:1:1:1:1:1:1:;UUUUl:11:3川71620 1 1. 00 1 O. 961 O. 921 0.8910.8710.8510.8210.8110.7910.7810.7610.7510.741 O. 7310.72 630 11. 00 1 O. 961 O. 931 o. 90 1 o. 8710.8510.8310.8110.7910.7810.7710.7510.7410.7310.72 6.10 11. 00 1 O. 961 O
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22、. 96 1 O. 94 1 O. 92 1 O. 91 1 O. 89 1 O. 88 900 11.001 1. 00 11. 00 11. 00 1 O. 99 1 0.97 1 O. 96 1 O. 94 1 O. 93 1 O. 91 1 O. 90 1. 0 这0.9飞(/. 8 。.7 O. fi GB/T 15615-1995 H =- U. 3Umm -m 京1，引.XG忖J制攻9.8067制lJ.纣.，II1)fi7刷1)( 9. !l1)1i 7 )(1飞!J.I!O!iuc.Nmm 图A2B=O. 3 mm时，kde关系图附加说明z本标准由中国有色金属工业总公司提出。本标准由中南工业大学负责起草。本标准主要起草人谢书银、石志仪。7门。
