GB/T 15615-1995 硅片抗弯强度测试方法

中华人民共和国国家标准

硅片抗弯强度测试方法

GB/T15615一1995

Testmethodformeasuring

flexurestrengthofsiliconslices

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

本标准适用于晶向为<111>和<100>的直拉、悬浮区熔硅单晶片的常温「抗弯强度的测最。硅州

厚度为250^900lam,

2引用标准

GB12964硅单晶抛光片

GB12965硅单晶切割片和研磨片

3术语

3.1抗弯强度flexurestrength

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向张应力，表征抗破碎的性能

3.2小挠度littledeflection

圆片受到中心载荷弯曲时，圆片巾心面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置的硅圆片试祥，不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)计算试样抗弯强度。:

一9.8067X(誓{”’AYni(会+Z)。……。..……，.·…(1)

式中:a,-一硅片抗弯强度测试值,N/mm';

p-钢球质量，kg;

A—试样简支半径，MM;

B-一试样厚度，MM;

H—打破试样时钢球下滚垂直高度，mm;

X(kg·mmz)vz,Y,Z:与硅材料弹性模量和泊松比有关的系数，对(111)硅单品片·分别为182.

0.621及1.146;对(100)硅单晶片，分别为207,0.621及1.146

公式(功是在薄板小挠度情况下导出，即要求圆片破碎时的最大挠度与试样厚度比小于1/5,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1995一07一12批准1996一02一01实施

GB/'r15615一1995

由大量实验求出不同厚度及强度的硅片测试时的校王系数K(见附录A)列出K与厚度B及强度

。之间的关系(见表Al).K的误差蕊0.01。硅片的测试值。。乘以相应的K就得到硅片的真实抗弯强

度。，即:

a一K·a}····························……(2)

式中:。—硅片真实抗弯强度值，N/mm';

K—校正系数;

61—硅片强度测试值,N/mm'

5装置与器具

5.1脆性材料抗弯强度测试仪(见图1)

测试仪示意图

I-框架;2一抽板;3-支板;4一样片;5一调高螺钉;6滑轨;7钥球

乐t，

，

支架:支撑11//44圆滑轨的四方框架。

乐tL，滑轨;半径260mm，正面有凹槽，表面抛光并镀铬，侧面有垂直高度刻度，精确到1mm

乐tJ乃工样片支板:供垂直放置圆片试样。

乐.l气月钢球托架:可在滑轨上移动，定在所需高度。

乐t只

户

钢球:质量范围1^-10g的轴承滚珠。

乐Z螺旋测微器:测量精度0.01mmo

试样制备

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，抽检时可按有关抽祥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:松香一2:1配成的粘合剂粘在玻璃板上，用直径40mm的割圆套头在台钻LW9

成直径40mm的圆片。割圆位置规定如下:直径小于80mm的硅片在同心圆位置;直径80mrn以上硅

片在偏离主参考面45。位置割第一个圆。

6.4试样用适当溶剂去腊，用洗涤剂清洗洁净，去离子水冲洗，烘干后放入干燥器中备用。

GB/'r15615一1995

了测t程序

l.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将试样放人样片支板。

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。

了.3记录试样破碎后下列数据

7.3.1H钢球滚下高度(以球心计)减1/2间隔值，读数精确到1mm

7.3.2B:用螺旋测微器测量试样破碎处厚度R,精确到5X10'mm,测两碎片取其平均值

7.3.3P:钢球质量，精确到1mg,

7.3.4A: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一次冲击试样破碎，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;试样弯曲引起测量误差，弯曲10V-，引起误差OX-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(如细小硅粒)会引起误差

8测1结果计算

0JI

0李由公式(1)计算每个试样的测试值Q}e

0八

D.乙按测试值。。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。。

口q

U‘︺求一组试样抗弯强度平均值，为本组试样的抗弯强度。

9精密度

本方法单个实验室测量精密度为士25%(R35)，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试验报告应包括以下内容:

a.试样编号、牌号及生产单位;

b，试样直径、厚度及数量;

c.抗弯强度平均值;

d本标准编号;

e.测量者;

f.N9量日期。

GBIT15615一1995

附录A

校正系数的求得方法

(补充件)

本方法所用抗弯强度计算公式是在假定小挠度条件下推导出来的。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