[實用新型]一種二級微位移放大結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520060445.9
• 申請日: 2015-01-29
• 公開（公告）號: CN204514510U
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發(fā)明（設計）人: 鄭建毅;王俊清;楊群峰;林俊輝;趙雪楠
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門大學
• 主分類號: G01L1/00
• 分類號: G01L1/00
• 代理公司: 廈門市精誠新創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 35218
• 代理人: 巫麗青

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及到一種功能薄膜應力測量結(jié)構(gòu)，具體是一種可以精確測量薄膜內(nèi)部殘余應力大小二級微位移放大結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

功能薄膜越來越多的應用于微器件結(jié)構(gòu)的制作，如在振動能量收集裝置中采用的壓電薄膜、在太陽能電池板表面涂覆反射率較小氮化硅薄膜、在透明電極制備中所采用的透明導電薄膜、在MEMS器件封裝過程中采用的介電薄膜等。由于功能薄膜具有力學性能好、化學穩(wěn)定性高、制備方法簡單等優(yōu)點，已越來越多的應用于器件結(jié)構(gòu)制備及器件防護膜。

功能薄膜在使用過程中最大的缺點是其內(nèi)部大的殘余應力，如氮化硅薄膜采用等離子增強化學氣相沉積厚度超過1微米就會產(chǎn)生裂紋，薄膜內(nèi)部殘余應力可達到幾GPa。薄膜中大的殘余應力往往導致所制備的薄膜出現(xiàn)裂紋、翹曲、剝落，直接導致器件制作失敗，采用功能薄膜制備器件時，必須選用內(nèi)部殘余應力較小的薄膜來制備器件，才能獲得高的器件制備成功率。因此，在器件制備前，有必要對所選用的薄膜中的殘余應力進行精確測量。

實用新型內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型所提供了一種本實用新型涉及到一種功能薄膜應力測量結(jié)構(gòu)，具體是一種可以精確測量薄膜內(nèi)部殘余應力大小二級微位移放大結(jié)構(gòu)。

為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案是，一種二級微位移放大結(jié)構(gòu)，在薄膜上采用刻蝕技術(shù)制備，包括：

兩對分別呈中心對稱設置的第一固定端和第二固定端，他們均由形成于基片上的犧牲層和形成于犧牲層上的待測薄膜構(gòu)成，

一對呈中心對稱設置的固定梁，兩固定梁的一端分別連接在兩第一固定端，

一對呈中心對稱設置的旋轉(zhuǎn)梁，兩旋轉(zhuǎn)梁分別通過固定梁連接頸與兩固定梁的另一端連接，兩旋轉(zhuǎn)梁的一端通過旋轉(zhuǎn)梁連接頸與第二固定端連接，

一個具有中心對稱結(jié)構(gòu)的指針梁，其對稱中心兩側(cè)分別通過兩根中心對稱的指針梁連接頸與兩根旋轉(zhuǎn)梁的另一端連接，

一對呈中心對稱設置的刻度尺，其形成于基片上的犧牲層和形成于犧牲層上的待測薄膜構(gòu)成，其為配置與所述基片上的梳齒結(jié)構(gòu)，兩刻度尺分別相對于指針梁的指針設置，用于配合讀取所示指針梁的擺動值，

薄膜下方的犧牲層去除后，薄膜內(nèi)部的殘余應力作用下，固定梁產(chǎn)生的伸縮位移經(jīng)過旋轉(zhuǎn)梁的伸縮位移通過固定梁連接頸傳遞給旋轉(zhuǎn)梁，旋轉(zhuǎn)梁將位移進行一級放大，放大后的位移然后經(jīng)指針梁連接頸傳遞給指針梁，在指針梁連接頸的作用下對位移二次放大，二次放大后的位移轉(zhuǎn)變?yōu)橹羔樍旱淖笥覕[動，指針梁尖端擺動的值通過刻度尺上的刻度讀出。

進一步的，所述指針梁中心處設有指針梁彎角e，設置指針梁彎角e是為了防止指針梁在旋轉(zhuǎn)過程中與旋轉(zhuǎn)梁發(fā)生碰撞。

本實用新型通過采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點：薄膜應力測量結(jié)構(gòu)在薄膜上采用刻蝕技術(shù)制備，在薄膜下方的犧牲層去除前，薄膜貼附在犧牲層上處于平衡狀態(tài)，當犧牲層去除后，薄膜在內(nèi)部殘余應力的作用下發(fā)生形變，形變經(jīng)過二次位移放大后可以很容易讀出發(fā)生形變量大小，由形變量的大小根據(jù)線彈性理論即可求接觸薄膜內(nèi)部殘余應力的大小。本實用新?型所設計的二級微位移放大結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、位移放大倍數(shù)高、應力測量精度高等優(yōu)點，非常適合測量功能薄膜內(nèi)部的殘余應力。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例的示意圖。

圖2為固定梁連接頸的尺寸。

圖3為旋轉(zhuǎn)梁連接頸的尺寸。

圖4為指針梁連接頸的尺寸。

圖5為一級位移放大倍數(shù)示意圖。

圖6為二級位移放大倍數(shù)示意圖。

[符號說明]

1、固定端，2、固定梁，3、固定梁連接頸，4、旋轉(zhuǎn)梁連接頸，5、刻度尺，6、刻度，7、指針梁，8、指針梁連接頸，9、旋轉(zhuǎn)梁，w1、固定梁寬度，w2、旋轉(zhuǎn)梁寬度，w3、指針梁寬度，L1、固定梁長度，L2、旋轉(zhuǎn)梁長度，L3、指針梁長度，a1、固定梁連接頸寬度，a2、旋轉(zhuǎn)梁連接頸寬度，a3、指針梁連接頸寬度，b1、固定梁連接頸長度，b2、旋轉(zhuǎn)梁連接頸長度，b3、指針梁連接頸長度，t、旋轉(zhuǎn)梁短距，h、指針梁短距，e、指針梁折彎角，x1、固定梁伸縮位移，x2、為旋轉(zhuǎn)梁連接頸位移，x3、為指針梁尖端的偏轉(zhuǎn)量。

具體實施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型進一步說明。

作為一個具體的實施例，如圖1至圖4所示，本實用新型的一種二級微位移放大結(jié)構(gòu)，在薄膜上采用刻蝕技術(shù)制備，包括：