一種用于硅玻璃靜電鍵合應(yīng)力的干涉測量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種用于娃玻璃靜電鍵合應(yīng)力的測量系統(tǒng)，特別設(shè)及一種微機(jī)電 系統(tǒng)的光學(xué)形變的干設(shè)測量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】：
[0002] MEMS(微機(jī)電系統(tǒng)）技術(shù)是目前的一個新興的技術(shù)領(lǐng)域，具有重大的應(yīng)用前景，它 可W廣泛的運(yùn)用于汽車、電子、通信、航空航天等領(lǐng)域。MEMS封裝是MEMS技術(shù)走向產(chǎn)業(yè)化的 關(guān)鍵一環(huán)。靜電鍵合是利用電、熱、力等多場禪合的作用下實(shí)現(xiàn)金屬或半導(dǎo)體與非金屬（如 玻璃、陶瓷等）通過固相熱擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)固-固連接的一種特殊方法，運(yùn)種鍵合方法可W將異種 材料不通過任何粘結(jié)劑連接在一起，而且運(yùn)種鍵合方法可W在較低的溫度下實(shí)現(xiàn)，并且鍵 合后材料之間的界面連接牢固、穩(wěn)定性好、不易腐蝕、密封性能好。靜電鍵合過程中由于溫 度的原因和材料熱膨脹系數(shù)的不同，導(dǎo)致封裝過程中熱應(yīng)力的產(chǎn)生，從而引起材料的變形 乃至失效。因此，對于靜電鍵合過程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力測量有一定的意義。在應(yīng)力的測量上常 使用光學(xué)分析的方法，如采用光學(xué)散射的方法，材料中有應(yīng)力存在時，當(dāng)光束通過材料時， 材料的折射率會產(chǎn)生變化，利用此特性可測定材料中應(yīng)力的大小。此外還可W通過納米級 輪廓儀測量表面變化得出應(yīng)變情況，運(yùn)種方法雖然測量精度高，但是，必須是接觸式測量， 對娃片的表面會產(chǎn)生劃傷，如STM巧描隧道顯微鏡），特點(diǎn)是測量精度高，可W達(dá)到納米量 級，但是測量的量程小，測量時間長并且不能用于實(shí)時測量。另外，也可W通過電子散斑 干設(shè)、數(shù)字全息干設(shè)等方法實(shí)現(xiàn)非接觸物體=維形變測量，如中國專利201010242648. 1公 開了一種利用電子散斑相移技術(shù)測量物體=維面形的方法及其系統(tǒng)，將被測物體固定在一 參考平面上，參考平面與一相移器連接，參考平面能夠在豎直平面內(nèi)做轉(zhuǎn)動被測物體連同 參考平面一起做小于5度角的微小偏轉(zhuǎn)，利用光的干設(shè)，在被測物體表面產(chǎn)生明暗相間的 干設(shè)條紋；中國專利200910069932. 0公開了一種基于計(jì)算全息的自由曲面=維形貌的測 量方法，但是運(yùn)兩種方法對被測器件的表面反射率有一定的條件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[00的]發(fā)明目的：
[0004] 本實(shí)用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種用于娃玻璃靜電鍵合應(yīng) 力的干設(shè)測量系統(tǒng)。本干設(shè)測量裝置可W完成微機(jī)械器件力學(xué)性能的非接觸測量，具有靈 敏度高、空間分辨率高、條紋質(zhì)量好、量程大、可實(shí)時觀測等優(yōu)點(diǎn)。 陽00引技術(shù)方案
[0006] 一種用于娃玻璃靜電鍵合應(yīng)力的干設(shè)測量系統(tǒng)，包括化-化激光器、擴(kuò)束鏡、分束 鏡、參考鏡面、被測量娃面、壓電陶瓷、CMOS相機(jī)、計(jì)算機(jī)；其中，被測量娃面固定在壓電陶 瓷上，被測量娃面、He-化激光器、擴(kuò)束鏡、分束鏡同軸放置，參考鏡面置于分束鏡上方，CMOS 相機(jī)與計(jì)算機(jī)相連?；?化激光器、擴(kuò)束鏡、分束鏡、PZT均采用多自由度調(diào)整旋轉(zhuǎn)底座和可 伸縮支桿固定在光學(xué)防震工作臺上。He-化激光器作為干設(shè)光源，發(fā)出的激光經(jīng)擴(kuò)束后通過 分束鏡，一路光透射到被測量娃面，另一路反射到參考鏡面上，兩路光分別被測娃面和參考 鏡面反射后發(fā)生干設(shè)，被測量娃面被PZT驅(qū)動發(fā)生振動時，干設(shè)條紋也會發(fā)生變化，干設(shè)條 紋圖由CMOS相機(jī)采集傳入計(jì)算機(jī)并進(jìn)行處理。
[0007] 有益效果：
[0008] 本實(shí)用新型的有益效果是，相較于現(xiàn)有的接觸測量和光學(xué)方法，本實(shí)用新型提出 的干設(shè)測量系統(tǒng)可W完成微機(jī)械器件力學(xué)性能的非接觸測量，具有靈敏度高、空間分辨率 高、條紋質(zhì)量好、量程大、可實(shí)時觀測等優(yōu)點(diǎn)。另外，本系統(tǒng)無需復(fù)雜且昂貴的多維轉(zhuǎn)動平 臺，無需其它的補(bǔ)償元件，結(jié)構(gòu)簡單，可廣泛用于微機(jī)電系統(tǒng)應(yīng)力測量。
【附圖說明】
[0009] 圖1為系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)圖。其中：
[0010] I-He-化激光器、2-擴(kuò)束鏡、3-分束鏡、4-參考鏡面、5-被測量娃面、6-壓電陶瓷、 7-CM0S相機(jī)、8-計(jì)算機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 圖1是本實(shí)用新型一種用于娃玻璃靜電鍵合應(yīng)力的干設(shè)測量系統(tǒng)的原理圖。如圖 1所示，本實(shí)施例包括化-化激光器（1)、擴(kuò)束鏡（2)、分束鏡（3)、參考鏡面（4)、被測量娃面 巧）、壓電陶瓷化）、CMOS相機(jī)（7)、計(jì)算機(jī)（8);其中，被測量娃面巧）固定在壓電陶瓷化） 上，被測量娃面巧）、化-化激光器（1)、擴(kuò)束鏡（2)、分束鏡（3)同軸放置，參考鏡面（4)置 于分束鏡（3)上方，CMOS相機(jī)（7)與計(jì)算機(jī)（8)相連。頻率穩(wěn)定的化-化激光器（1)作為 干設(shè)光源，發(fā)出的激光經(jīng)擴(kuò)束后通過分束鏡（3)，一路光透射到被測量娃面巧），另一路反 射到參考鏡面（4)上，兩路光分別被測娃面（5)和參考鏡面（4)反射后發(fā)生干設(shè)，被測量娃 面（5)被PZT(6)驅(qū)動發(fā)生振動時，干設(shè)條紋也會發(fā)生變化，干設(shè)條紋圖由CMOS相機(jī)（7)采 集傳入計(jì)算機(jī)（8)并進(jìn)行處理。本實(shí)用新型采用相移干設(shè)法來處理，并且選用技術(shù)成熟的 壓電陶瓷（采用PI公司的P-841. 10)作為相移器。采用Carr6相位提取算法，在幾次相移 過程中相移量保持一致，由CMOS相機(jī)采集的四幅干設(shè)圖可計(jì)算得到相位分布，根據(jù)相位計(jì) 算公式得被測娃面上點(diǎn)（X，y)對應(yīng)的相位。
陽〇1引式中，Ii~4分別為四步的光強(qiáng)值。
[0012] (1); 陽 014]
(2)
[0015] 根據(jù)公式（2)可W得到被測面各點(diǎn)高度值，進(jìn)而得到表面形貌。通過擬合面曲率， 計(jì)算出擬合面中屯、點(diǎn)（即被測娃膜片頂點(diǎn)）曉度。再結(jié)合修正的曉度-應(yīng)力公式，推算出 娃玻璃靜電鍵合產(chǎn)生的應(yīng)力。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于硅玻璃靜電鍵合應(yīng)力的干涉測量系統(tǒng)，其特征在于，包括He-Ne激光器、擴(kuò) 束鏡、分束鏡、參考鏡面、被測量硅面、壓電陶瓷、CMOS相機(jī)、計(jì)算機(jī)，所述被測量硅面固定在 壓電陶瓷上，被測量娃面、He-Ne激光器、擴(kuò)束鏡、分束鏡同軸放置，參考鏡面置于分束鏡上 方，CMOS相機(jī)與計(jì)算機(jī)相連；He-Ne激光器、擴(kuò)束鏡、分束鏡、PZT均采用多自由度調(diào)整旋轉(zhuǎn) 底座和可伸縮支桿固定在光學(xué)防震工作臺上； 所述He-Ne激光器作為干涉光源，發(fā)出的激光經(jīng)擴(kuò)束后通過分束鏡，一路光透射到被 測量硅面，另一路反射到參考鏡面上，兩路光分別被測硅面和參考鏡面反射后發(fā)生干涉，被 測量硅面被PZT驅(qū)動發(fā)生振動時，干涉條紋也會發(fā)生變化，干涉條紋圖由CMOS相機(jī)采集傳 入計(jì)算機(jī)并進(jìn)行處理。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于硅玻璃靜電鍵合應(yīng)力的干涉測量系統(tǒng)，包括一個He-Ne激光器作為光源，一個泰曼-格林干涉系統(tǒng)用于產(chǎn)生干涉條紋，一個壓電陶瓷（PZT）移相裝置，一個CMOS相機(jī)采集干涉條紋并送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。本干涉測量系統(tǒng)可以完成微機(jī)械器件力學(xué)性能的非接觸測量，具有靈敏度高、空間分辨率高、條紋質(zhì)量好、量程大、可實(shí)時觀測等優(yōu)點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)MEMS工藝靜電鍵合時器件形變和應(yīng)力等可靠性測試。
【IPC分類】G01B11/16, G01L1/24
【公開號】CN204855052
【申請?zhí)枴緾N201520348648
【發(fā)明人】葛益嫻, 曹永祥, 任珂, 張翰凌, 朱慧, 李月
【申請人】南京信息工程大學(xué)
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年5月26日