一种微纳结构力学特征参数测量装置、测量板和测量方法制造方法及图纸

一种微纳结构力学特征参数测量装置、测量板和测量方法，包括固定件、变形放大件和变形传递件；该变形放大件与固定件固定连接，其还设有两支撑条，两支撑条的靠近固定件的位置设有连接点；该变形传递件两相对侧分别与两连接点相连，其上还设有安装部和限位部，该安装部用于夹持待测结构，该限位部固定于安装部两相对侧。可测量微纳结构在一道或多道工艺流程后的力学特征参数，进而获得残余应力情况。

【技术实现步骤摘要】
一种微纳结构力学特征参数测量装置、测量板和测量方法
本专利技术涉及微纳制造领域，特别是指一种微纳结构力学特征参数测量装置、测量板和测量方法。
技术介绍
在半导体制造、芯片封装及微机电系统制造等涉及的微纳制造领域，制造过程常采用沉积、光刻、去除、电镀及退火等工艺流程。各工艺流程由于使用的加工参数不同，加工方法不同，加工材料不同将在加工完成的微纳结构中留下残余应力。此外，经过复杂工艺流程后微纳结构的力学特征参数也将发生一系列变化。更加准确、方便地测量工艺流程引起的残余应力及结构的力学特征参数，对微纳结构的性能评价和可靠性预测有着较重要的意义。微纳结构的残余应力测量通常用以下三种方法：其一，压阻效应测量，在待测结构的特征位置通过微纳制造工艺嵌入压阻传感器，结构出现残余应力时在压阻传感器位置产生电阻变化，通过测量电阻值变化即可得到结构中的应力。该方法有很多不利影响因素，如传感器的制备工艺参数，环境温度，传感器的布置位置等。其二，显微测量，借助显微测量设备通过干涉手段测量结构晶格变化量，从而估计结构残余应力，通常该方法分为破坏性测量与非破坏性测量。破坏性测量将极大改变晶格尺寸，测量结果难以反应实际残余应力情况。非破坏性测量不改变微纳晶格尺寸，但由于晶体尺寸与微纳结构件结构尺寸近似，晶体结构影响测量值分布，给结果的评估和使用造成很大困难。其三，纳米压印方法，使用纳米压头在结构表面留下刻痕，通过测量刻痕尺寸估计结构表面应力情况，该方法只能得到表面附近的应力情况。微纳结构的力学特征参数测量通常使用两种方法：其一，变形测量法，向结构施加力学载荷，通过变形情况测算结构的力学特征参数；其二，振动试验方法，将结构装夹在振动试验装置上，通过测量结构的固有共振频率测算结构的力学特性。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种微纳结构力学特征参数测量装置、测量板和测量方法，可测量微纳结构在一道或多道工艺流程后，在不同约束条件下的力学特征参数，进而获得残余应力情况。本专利技术采用如下技术方案：一种微纳结构力学特征参数测量装置，其特征在于：包括固定件、变形放大件和变形传递件；该变形放大件与固定件固定连接，其还设有两支撑条，两支撑条的靠近固定件的位置设有连接点；该变形传递件两相对侧分别与两连接点相连，其上还设有安装部和限位部，该安装作为待测结构的基板，该限位部位于安装部两相对侧。优选的，所述变形放大件包括连接部，该连接部与所述固定件固定连接，所述两支撑条一端与该连接部两端分别垂直相连。优选的，所述变形传递件包括有两横向连接区域和两纵向连接区域，该两横向连接区域分别位于所述安装部的连接点所在侧，该两纵向连接区域位于所述安装部的其余两侧；所述限位部形成于该纵向连接区域上。优选的，所述限位部为条状。优选的，所述安装部两侧设有长孔；包括两所述限位部，分别与两长孔侧部相连。一种微纳结构力学特征参数测量板，其特征在于：包括框架和至少一个上述的一种微纳结构力学特征参数测量装置，该框架作为所述固定件并设有若干固定点，每个变形放大件与该固定点固定连接。优选的，至少一所述微纳结构力学特征参数测量装置的尺寸相同或不同。优选的，至少一所述所述微纳结构力学特征参数测量为互相平行设置。一种微纳结构力学特征参数测量方法，其特征在于：采用上述的一种微纳结构力学特征参数测量板实现，包括如下步骤：1)在安装部上制作待测结构，测量两支撑条远端之间的第一参考距离并记录；2)在测量装置上完成待测结构的其中一道或一组工艺流程，再次测量两支撑条远端之间的第二参考距离，得到第一变化率并记录；3)去除限位部，测量两支撑条远端之间的第三参考距离，得到第二变化率并记录；4)重复步骤1)至3)，得到各个工艺流程中，待测结构在不同约束条件下的参数。由上述对本专利技术的描述可知，与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术的装置，设有固定件、变形放大件和变形传递件等；该变形放大件构成杠杆形结构，通过测量工艺流程前后，变形放大件末端参考距离的变化率，即可得到两连接点之间的距离变化率。设置限位部以约束安装部，通过测量去除限位部前后安装部的变形率变化，可以计算得到在一定约束条件下，待测结构经工艺流程发生变形后，受到一定载荷作用时的变形量，以便计算得到经工艺流程后待测结构的力学特征参数等。2、本专利技术装置，其变形传递件设置有横向连接区域和纵向连接区域，以模拟待测结构在结构约束条件下的残余应力情况，纵向连接区域宽度可定义为不同数值，以模拟不同结构约束条件下待测结构的变形情况。3、本专利技术的装置，为平板结构，在基板(硅基板、玻璃基板等)基础上通过微纳加工工艺进行制造，其厚度与所有基板厚度相同，并使用平面图形式表达相关结构。4、本专利技术的测量板，可包含多组具有不同纵向连接区域的横向宽度的测量装置，用于测量经过相同工艺流程的不同结构约束条件下的待测结构的残余应力及结构特征参数。5、本专利技术的测量板，可包含多组有相同结构特征尺寸的测量装置，用于测量不同工艺流程引起的残余应力及形成的中间结构的结构力学特征参数。6、本专利技术的测量板，可包含多组有相同结构尺寸的测量装置，通过多组数据之间的对比和计算减小测量偶然误差的影响。6、本专利技术的方法，采用显微测量方法取得测量板相关参数，以取得的测量参数为基础进行计算机数值仿真计算，取得待测结构在不同工艺流程，不同约束条件下产生的残余应力数值及结构的力学特征参数等。附图说明图1为本专利技术结构图；图2为变形放大件结构图；图3为变形传递件结构图；图4为本专利技术测量板结构图；其中：1、固定件，2、变形放大件，21、前部，22、后部，23、支撑条，3、变形传递件，31、安装部，32、横向连接区域，33、纵向连接区域，34、限位部，35、长孔，4、连接点，5、固定点，以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详述。具体实施方式以下通过具体实施方式对本专利技术作进一步的描述。参见图1至图3，一种微纳结构力学特征参数测量装置，包括固定件1、变形放大件2和变形传递件3；该变形放大件2与固定件1固定连接，其还设有两支撑条23，两支撑条23的靠近固定件1的位置设有连接点4；该变形传递件3两相对侧分别与两连接点4相连，其上还设有安装部31和限位部34，该安装部31作为待测结构的基板，该限位部34固定于安装部31两相对侧。本专利技术的测量装置，是在基板(硅基板、玻璃基板等)基础上通过微纳加工工艺进行制造，其厚度与基板厚度基板相同，并使用平面图形式表达相关结构。待测结构可在安装部构成的基板上开孔电镀或通过其他微纳加工工艺制作得到。变形放大件2包括连接部，该连接部与固定件1的固定点5固定连接，两支撑条23一端与该连接部两端分别垂直相连。支撑条23可由连接点4划分为前部21和后部22，前部21靠近固定件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微纳结构力学特征参数测量装置，其特征在于：包括固定件、变形放大件和变形传递件；该变形放大件与固定件固定连接，其还设有两支撑条，两支撑条的靠近固定件的位置设有连接点；该变形传递件两相对侧分别与两连接点相连，其上还设有安装部和限位部，该安装作为待测结构的基板，该限位部位于安装部两相对侧。/n

【技术特征摘要】
1.一种微纳结构力学特征参数测量装置，其特征在于：包括固定件、变形放大件和变形传递件；该变形放大件与固定件固定连接，其还设有两支撑条，两支撑条的靠近固定件的位置设有连接点；该变形传递件两相对侧分别与两连接点相连，其上还设有安装部和限位部，该安装作为待测结构的基板，该限位部位于安装部两相对侧。


2.如权利要求1所述的一种微纳结构力学特征参数测量装置，其特征在于：所述变形放大件包括连接部，该连接部与所述固定件固定连接，所述两支撑条一端与该连接部两端分别垂直相连。


3.如权利要求1所述的一种微纳结构力学特征参数测量装置，其特征在于：所述变形传递件包括有两横向连接区域和两纵向连接区域，该两横向连接区域分别位于所述安装部的连接点所在侧，该两纵向连接区域位于所述安装部的其余两侧；所述限位部形成于该纵向连接区域上。


4.如权利要求1所述的一种微纳结构力学特征参数测量装置，其特征在于：所述限位部为条状。


5.如权利要求3所述的一种微纳结构力学特征参数测量装置，其特征在于：所述安装部两侧设有长孔；包括两所述限位部，分别与两长孔侧部相连。
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【专利技术属性】
技术研发人员：马盛林，吴晓东，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35