一种双层双端固支梁的力学参数测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种双层双端固支梁的力学参数测量方法，属于微机电系统(Micro‑Electro‑Mechanical System，简称MEMS)材料参数在线测试技术领域。本发明专利技术方法基于首次推导出的上下层不等宽双层双端固支梁的吸合电压解析模型，利用一组上下层不等宽双层双端固支梁的吸合电压进行数值计算，可一次性获得更准确的各层等效杨氏模量和各层的等效残余应力数据，对于MEMS的生产、研究具有重要意义。本发明专利技术还公开了一种双层双端固支梁的力学参数测量装置。

Mechanical parameter measuring method and device for double-layer double end clamped beam

The invention discloses a double double clamped beam mechanical parameter measurement method, which belongs to the micro electromechanical system (Micro Electro Mechanical System, referred to as MEMS) technology in the field of material parameters on-line test. The method is based on the upper and lower first derived unequal double double clamped beam pull in voltage analytical model, numerical calculation is made by using a group of upper and lower width double end fixed beam pull in voltage, and can obtain more accurate equivalent residual layers of equivalent Young's modulus and the stress data of each layer that is important for production and research MEMS. The invention also discloses a mechanical parameter measuring device for double-layer double end clamped beam.

【技术实现步骤摘要】
一种双层双端固支梁的力学参数测量方法及装置
本专利技术涉及一种双端固支梁的力学参数测量方法，尤其涉及一种双层双端固支梁的力学参数测量方法及装置，属于微机电系统(Micro-Electro-MechanicalSystem，简称MEMS)材料参数在线测试

技术介绍
随着MEMS工艺的发展和完善，用表面微机械加工技术和硅加工工艺，已经做出了多种微型机械构件，如微悬臂梁、微桥等。这些微型机械构件，由于尺寸较小，在宏观上往往被看作薄膜结构，其力学行为与宏观的大块机械材料之间有相当大的差异，不能用我们所熟知的宏观机械材料的机械参数来衡量薄膜材料的力学性能。薄膜材料的力学性能与具有相同化学成分的大体积材料的力学性能有较大的差异，各种传统的力学性能测试技术与设备也不能直接用于薄膜材料的测试，所以在表面微机械结构的加工过程中薄膜材料力学参数(例如，残余应力、杨氏模量、疲劳强度、断裂强度、泊松比)的控制就变得尤其重要，在MEMS领域，薄膜力学性能的研究和测试正在成为一个新的研究热点，引起了微电子学、力学、物理、材料等领域研究者的兴趣。目前一些MEMS器件在实际制作时，产品的一致性目前无法保障本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双层双端固支梁的力学参数测量方法，其特征在于，首先使用相同的制备工艺制备一组至少4个上下两层不等宽的双层双端固支梁的测试结构，各测试结构除几何尺寸外的其他材料参数均相同，以每个测试结构的各层宽度及长度所组成的向量作为该测试结构的尺寸向量，则这一组测试结构的尺寸向量组线性无关；然后测量出其中至少4个测试结构的吸合电压并分别代入不等宽双层双端固支梁的吸合电压解析式中，从而得到由至少4个非线性方程构成的方程组；最后对所述方程组求解，得到所述双层双端固支梁各层的等效杨氏模量和/或各层的等效残余应力；其中，所述不等宽双层双端固支梁的吸合电压VPI解析式具体如下：

【技术特征摘要】
1.一种双层双端固支梁的力学参数测量方法，其特征在于，首先使用相同的制备工艺制备一组至少4个上下两层不等宽的双层双端固支梁的测试结构，各测试结构除几何尺寸外的其他材料参数均相同，以每个测试结构的各层宽度及长度所组成的向量作为该测试结构的尺寸向量，则这一组测试结构的尺寸向量组线性无关；然后测量出其中至少4个测试结构的吸合电压并分别代入不等宽双层双端固支梁的吸合电压解析式中，从而得到由至少4个非线性方程构成的方程组；最后对所述方程组求解，得到所述双层双端固支梁各层的等效杨氏模量和/或各层的等效残余应力；其中，所述不等宽双层双端固支梁的吸合电压VPI解析式具体如下：其中，不等宽双层双端固支梁总的等效厚度不等宽双层双端固支梁总的等效残余应力z0＝-zc，z1＝h-zc，z2＝2h-zc，分别表示不等宽双层双端固支梁上层、下层的等效杨氏模量，分别表示不等宽双层双端固支梁上层、下层的等效残余应力，w1、w2分别表示不等宽双层双端固支梁上层、下层的宽度，l为不等宽双层双端固支梁的长度，h为不等宽双层双端固支梁的单层厚度，为不等宽双层双端固支梁的等效间隙高度。2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述测试结构的数量为4，这4个测试结构被等分为两组，每一组中的两个测试结构具有相同的长度，不同组测试结构的长度不同。3.如权利要求2所述方法，其特征在于，同一组中两个测试结构的上层或下层宽度相同，而另一层的宽度不同。4.如权利要求1～3任一项所述方法，其特征在于，使用牛顿迭代法对所述方程组求解。5.一种双层双端固支梁的力学参数测量装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭欣格，周再发，黄庆安，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32