Tensile Tests for Copper Thin Foils by Using DIC Method
DIC 법을 이용한 구리박막의 인장시험

Chung Youb Kim, Ji Ho Song, Kyung Jo Park
2012 Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A  
1. 서 론 MEMS 기술의 발전에 따라 마이크로(micro) 또 는 그 이하의 치수를 갖는 박막(thin film)의 기계 적 물성에 대한 관심이 커져 왔다. 지금까지의 많 은 연구를 통해 마이크로 이하의 치수를 갖는 박 막의 기계적 특성이 벌크(bulk) 소재와는 다른 거 동을 보인다는 것은 잘 알려져 있다. 미소시험편 의 기계적 특성을 얻기 위한 시험법으로는 굽힘 (bending), 벌지(bulge), 인장(tensile)시험 등이 주로 사용되어 왔다. (1~9) 굽힘이나 벌지시험은 인장시험 에 비해 쉽고 간편한 장점이 있으나 기계적 물성 을 얻기 위해서는 몇가지 가정이 필요한 단점이 있다. 벌크 소재에서 사용하고 있는 일반적인 인 장시험법은 미소시험편의 경우에는 시험편의 제작 이나 시험편의 취급이 어려운 반면에 시험편 단면 에 걸쳐 응력이 균일하고 기계적 물성계산을 위한 특별한 가정이 필요 없는 장점이 있다. 미소시험편의 시험에서 가장 어려운 문제는 시 험편의 변형률
more » ... . 벌크 소재의 시험에서는 스트레인게이지나 변위계(extenso-meter)와 같은 접 촉식 측정법을 이용해 간편하고 높은 해상도의 측 정이 가능하다. 그러나 미소시험편에서는 접촉식 측정법의 사용이 불가능하여, 정전용량형변위계 (capacitance type displacement gage) (8) 나 광학적 측정 법 (6,9~11) 등의 다양한 비접촉식 측정법이 사용되고 있다. 이들 방법중 최근 시험편의 변위측정에 CCD 카 메라에 의한 시험편 디지털이미지를 이용한 DIC (digital image correlation)법 (10) 이 널리 사용되고 있 다, 이 방법은 비접촉식 측정법으로 고정밀도의 변위측정이 가능하여 미소시험편의 시험에 적합하 초록: 본 연구에서는 DIC 법을 이용하여 두께 12 µm 의 구리박막에 대한 인장시험을 수행하였다. 시험결 과 정밀한 응력-변형률 곡선의 시험결과를 얻을 수 있었으며, 특히 잉크젯프린터를 이용한 시험편 표면 스펙클패턴의 작성은 DIC 법을 적용하기가 어려운 시험편 표면의 콘트라스트가 낮은 경우에 유용하게 사용할 수 있을 것이다. 측정된 구리박막의 기계적 물성은 탄성계수 E = 89.2 GPa, 0.2% 오프셋 항복응력 S 0.2% = 232.8 MPa, 인장강도 S u = 319.2 MPa, 파단연신률 ε f = 16.8 %, Poisson 비 ν = 0.34 의 결과를 얻었으며, 탄성계수는 알려진 벌크소재에 대한 결과보다는 작다. Abstract: In this study, tensile tests for 12-µm-thick copper thin foils were performed by using the DIC method. The DIC method provided precise stress-strain curves for thin film materials, and a commercial inkjet printer can be simply and effectively used for printing speckle patterns on the specimen of Cu thin films whose surface contrast is too low to apply the DIC method. The mechanical properties of Cu thin foils obtained in this study are as follows: elastic modulus E = 89.2 GPa, 0.2% offset yield stress S 0.2% = 232.8 MPa, tensile strength S u = 319.2 MPa, elongation at fracture ε f = 16.8 %, and Poisson's ratio ν = 0.34. † Corresponding
doi:10.3795/ksme-a.2012.36.12.1529 fatcat:h2wgwqbtqbaivfjugqeyy3c5te