半导体纳米力学测试模块

原位纳米力学测试系统是一种用于材料科学领域的仪器，于2011年10月27日启用。压痕测试单元：（1）可实现70nN~30mN不同加载载荷，载荷分辨率为3nN；（2）位移分辨率：0.006nm，较小位移：0.2nm，较大位移：5um；（3）室温热漂移：0.05nm/s；（4）更换压头时间：60s。能够实现薄膜或其他金属或非金属材料的压痕、划痕、摩擦磨损、微弯曲、高温测试及微弯曲、NanoDMA、模量成像等功能。纳米压痕力学测试系统是一种用于力学、材料科学领域的物理性能测试仪器，于2012年7月4日启用。较大加载载荷：500mN；载荷分辨率：500nN；可实现的较小载荷：1μN；位移分辨率：0.3nm； 可实现的较小位移：0.5nm；可实现的较大位移：500μm。研究导电图案磨损特性，纳米力学测试发挥重要作用。半导体纳米力学测试模块

测试方法：1 微纳米划痕，微纳米划痕是测量材料表面性能的重要方法，对隐形眼镜和植入性材料尤为重要。致城科技通过微纳米划痕技术，能够精确测量材料的抗划伤性能和表面摩擦力，帮助客户优化材料设计和工艺流程。2磨损测试，磨损测试能够评估材料在使用过程中的耐磨性能，对药片、胶囊和植入性材料尤为重要。致城科技通过磨损测试技术，能够准确测量材料的磨损率和耐磨性能，帮助客户优化材料设计和生产工艺。致城科技通过强碎测试技术，能够准确测量材料的结合强度和断裂韧性，帮助客户优化材料设计和生产工艺。广西核工业纳米力学测试实验室复合材料的纤维-基体界面强度决定整体性能。

纳米压痕作为一种新型材料力学测试方法，具有许多优势，在微电子学、纳米技术等领域得到普遍应用。本文介绍了纳米压痕的基本原理、应用场景、优势以及相关概念和参数，希望读者能够对纳米压痕有更深入的了解。主要功能：（1）可在室温至 800 摄氏度的范围内进行动态力学测试。（2）能够通过一次压痕获得接触刚度、硬度和弹性模量随压痕深度的连续变化曲线；（3）具备纳米划痕功能和压头保护功能。（4）具备 3D 力学图谱功能。单个点的压痕时间1s，直接获得 3D 杨氏模量图谱，硬 度图谱，刚度图谱。

纳米压痕测试技术是一种先进的材料力学性能测试方法，它利用纳米级别的压头在材料表面施加微小载荷，通过监测压痕过程中载荷、位移等参数的变化，从而揭示材料在纳米尺度下的力学行为。纳米压痕测试技术不仅为材料科学研究提供了重要的实验手段，还在微纳米制造、生物医学工程等领域发挥着越来越重要的作用。纳米压痕测试技术的原理：纳米压痕测试技术的基本原理是利用高精度的位移控制系统和载荷测量系统，在材料表面施加一个微小的压痕，并实时监测压痕过程中的载荷和位移数据。在测试过程中，压头以一定的速度压入材料表面，随着压入深度的增加，压头所受的载荷也逐渐增大。通过记录压痕过程中的载荷-位移曲线，可以分析材料的硬度、弹性模量、屈服强度等力学性能参数。环境控制是获得可靠测试数据的必要条件。

几何精度与表面光洁度：金刚石压头的几何精度是其性能的主要指标之一。顶端几何形状的完美程度直接影响硬度测试的准确性和压痕成像的质量。优良压头的顶端曲率半径必须严格控制，例如对于维氏压头，两个对面锥角必须精确为136°±0.1°，而顶端横刃厚度不得超过规定值(通常小于0.5微米)。这些几何参数需要采用高倍率电子显微镜和激光干涉仪等精密仪器进行验证。表面光洁度是另一关键质量指标。超光滑表面可以减少测试过程中的摩擦效应和样品粘附，提高测量准确性。优良金刚石压头的表面粗糙度(Ra)应优于20纳米，较佳产品可达5纳米以下。这种级别的表面光洁度需要通过精细的机械抛光结合化学机械抛光(CMP)工艺实现。表面缺陷如划痕、凹坑和毛刺会干扰测试结果，因此优良压头在出厂前必须经过严格的表面检测。纳米压痕技术可用于焊接接头的质量评估。广东科研院纳米力学测试定制

纳米力学测试助力半导体材料满足高精度应用需求。半导体纳米力学测试模块

在电子封装热机械可靠性分析中，致城科技开发的芯片级材料数据库正成为行业参考标准。通过纳米力学测试测量各封装材料(硅芯片、模塑料、焊料、基板)在-55°C到150°C温度区间的热膨胀系数、蠕变速率和界面强度，为仿真提供温度依赖的材料模型。一家先进的封装设计公司采用这套数据后，将热循环寿命预测误差从±30%降低到±10%以内，较大程度上减少了原型测试次数。致城科技还创新性地将纳米力学测试与逆向有限元分析相结合，解决传统测试难以处理的复杂问题。例如，在评估微机电系统(MEMS)中纳米多孔薄膜的等效力学性能时，通过压痕测试结合参数反演算法，直接获得了本构方程中的关键系数。这种方法避免了繁琐的试样制备和理想化假设，特别适合微纳器件中的材料表征。半导体纳米力学测试模块