[实用新型]一种二级微位移放大结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及到一种功能薄膜应力测量结构，具体是一种可以精确测量薄膜内部残余应力大小二级微位移放大结构。

背景技术

功能薄膜越来越多的应用于微器件结构的制作，如在振动能量收集装置中采用的压电薄膜、在太阳能电池板表面涂覆反射率较小氮化硅薄膜、在透明电极制备中所采用的透明导电薄膜、在MEMS器件封装过程中采用的介电薄膜等。由于功能薄膜具有力学性能好、化学稳定性高、制备方法简单等优点，已越来越多的应用于器件结构制备及器件防护膜。

功能薄膜在使用过程中最大的缺点是其内部大的残余应力，如氮化硅薄膜采用等离子增强化学气相沉积厚度超过1微米就会产生裂纹，薄膜内部残余应力可达到几GPa。薄膜中大的残余应力往往导致所制备的薄膜出现裂纹、翘曲、剥落，直接导致器件制作失败，采用功能薄膜制备器件时，必须选用内部残余应力较小的薄膜来制备器件，才能获得高的器件制备成功率。因此，在器件制备前，有必要对所选用的薄膜中的残余应力进行精确测量。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型所提供了一种本实用新型涉及到一种功能薄膜应力测量结构，具体是一种可以精确测量薄膜内部残余应力大小二级微位移放大结构。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是，一种二级微位移放大结构，在薄膜上采用刻蚀技术制备，包括：

两对分别呈中心对称设置的第一固定端和第二固定端，他们均由形成于基片上的牺牲层和形成于牺牲层上的待测薄膜构成，

一对呈中心对称设置的固定梁，两固定梁的一端分别连接在两第一固定端，

一对呈中心对称设置的旋转梁，两旋转梁分别通过固定梁连接颈与两固定梁的另一端连接，两旋转梁的一端通过旋转梁连接颈与第二固定端连接，

一个具有中心对称结构的指针梁，其对称中心两侧分别通过两根中心对称的指针梁连接颈与两根旋转梁的另一端连接，

一对呈中心对称设置的刻度尺，其形成于基片上的牺牲层和形成于牺牲层上的待测薄膜构成，其为配置与所述基片上的梳齿结构，两刻度尺分别相对于指针梁的指针设置，用于配合读取所示指针梁的摆动值，

薄膜下方的牺牲层去除后，薄膜内部的残余应力作用下，固定梁产生的伸缩位移经过旋转梁的伸缩位移通过固定梁连接颈传递给旋转梁，旋转梁将位移进行一级放大，放大后的位移然后经指针梁连接颈传递给指针梁，在指针梁连接颈的作用下对位移二次放大，二次放大后的位移转变为指针梁的左右摆动，指针梁尖端摆动的值通过刻度尺上的刻度读出。

进一步的，所述指针梁中心处设有指针梁弯角e，设置指针梁弯角e是为了防止指针梁在旋转过程中与旋转梁发生碰撞。

本实用新型通过采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下优点：薄膜应力测量结构在薄膜上采用刻蚀技术制备，在薄膜下方的牺牲层去除前，薄膜贴附在牺牲层上处于平衡状态，当牺牲层去除后，薄膜在内部残余应力的作用下发生形变，形变经过二次位移放大后可以很容易读出发生形变量大小，由形变量的大小根据线弹性理论即可求接触薄膜内部残余应力的大小。本实用新 型所设计的二级微位移放大结构具有结构简单、位移放大倍数高、应力测量精度高等优点，非常适合测量功能薄膜内部的残余应力。

附图说明

图1为本实用新型实施例的示意图。

图2为固定梁连接颈的尺寸。

图3为旋转梁连接颈的尺寸。

图4为指针梁连接颈的尺寸。

图5为一级位移放大倍数示意图。

图6为二级位移放大倍数示意图。

[符号说明]

1、固定端，2、固定梁，3、固定梁连接颈，4、旋转梁连接颈，5、刻度尺，6、刻度，7、指针梁，8、指针梁连接颈，9、旋转梁，w1、固定梁宽度，w2、旋转梁宽度，w3、指针梁宽度，L1、固定梁长度，L2、旋转梁长度，L3、指针梁长度，a1、固定梁连接颈宽度，a2、旋转梁连接颈宽度，a3、指针梁连接颈宽度，b1、固定梁连接颈长度，b2、旋转梁连接颈长度，b3、指针梁连接颈长度，t、旋转梁短距，h、指针梁短距，e、指针梁折弯角，x1、固定梁伸缩位移，x2、为旋转梁连接颈位移，x3、为指针梁尖端的偏转量。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

作为一个具体的实施例，如图1至图4所示，本实用新型的一种二级微位移放大结构，在薄膜上采用刻蚀技术制备，包括：