本实用新型专利技术公开了一种用于硅玻璃静电键合应力的干涉测量系统，包括一个He-Ne激光器作为光源，一个泰曼-格林干涉系统用于产生干涉条纹，一个压电陶瓷（PZT）移相装置，一个CMOS相机采集干涉条纹并送到计算机进行处理。本干涉测量系统可以完成微机械器件力学性能的非接触测量，具有灵敏度高、空间分辨率高、条纹质量好、量程大、可实时观测等优点，能实现MEMS工艺静电键合时器件形变和应力等可靠性测试。
【技术实现步骤摘要】
： 本技术设及一种用于娃玻璃静电键合应力的测量系统，特别设及一种微机电 系统的光学形变的干设测量系统。
技术介绍
： MEMS(微机电系统）技术是目前的一个新兴的
，具有重大的应用前景，它 可W广泛的运用于汽车、电子、通信、航空航天等领域。MEMS封装是MEMS技术走向产业化的 关键一环。静电键合是利用电、热、力等多场禪合的作用下实现金属或半导体与非金属（如 玻璃、陶瓷等）通过固相热扩散实现固-固连接的一种特殊方法，运种键合方法可W将异种 材料不通过任何粘结剂连接在一起，而且运种键合方法可W在较低的溫度下实现，并且键 合后材料之间的界面连接牢固、稳定性好、不易腐蚀、密封性能好。静电键合过程中由于溫 度的原因和材料热膨胀系数的不同，导致封装过程中热应力的产生，从而引起材料的变形 乃至失效。因此，对于静电键合过程中产生的热应力测量有一定的意义。在应力的测量上常 使用光学分析的方法，如采用光学散射的方法，材料中有应力存在时，当光束通过材料时， 材料的折射率会产生变化，利用此特性可测定材料中应力的大小。此外还可W通过纳米级 轮廓仪测量表面变化得出应变情况，运种方法虽然测量精度高，但是，必须是接触式测量， 对娃片的表面会产生划伤，如STM巧描隧道显微镜），特点是测量精度高，可W达到纳米量 级，但是测量的量程小，测量时间长并且不能用于实时测量。另外，也可W通过电子散斑 干设、数字全息干设等方法实现非接触物体=维形变测量，如中国专利201010242648. 1公 开了一种利用电子散斑相移技术测量物体=维面形的方法及其系统，将被测物体固定在一 参考平面上，参考平面与一相移器连接，参考平面能够在竖直平面内做转动被测物体连同 参考平面一起做小于5度角的微小偏转，利用光的干设，在被测物体表面产生明暗相间的 干设条纹；中国专利200910069932. 0公开了一种基于计算全息的自由曲面=维形貌的测 量方法，但是运两种方法对被测器件的表面反射率有一定的条件。
技术实现思路
专利技术目的： 本技术的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种用于娃玻璃静电键合应 力的干设测量系统。本干设测量装置可W完成微机械器件力学性能的非接触测量，具有灵 敏度高、空间分辨率高、条纹质量好、量程大、可实时观测等优点。 阳00引技术方案 一种用于娃玻璃静电键合应力的干设测量系统，包括化-化激光器、扩束镜、分束 镜、参考镜面、被测量娃面、压电陶瓷、CMOS相机、计算机；其中，被测量娃面固定在压电陶 瓷上，被测量娃面、He-化激光器、扩束镜、分束镜同轴放置，参考镜面置于分束镜上方，CMOS 相机与计算机相连。化-化激光器、扩束镜、分束镜、PZT均采用多自由度调整旋转底座和可 伸缩支杆固定在光学防震工作台上。He-化激光器作为干设光源，发出的激光经扩束后通过 分束镜，一路光透射到被测量娃面，另一路反射到参考镜面上，两路光分别被测娃面和参考 镜面反射后发生干设，被测量娃面被PZT驱动发生振动时，干设条纹也会发生变化，干设条 纹图由CMOS相机采集传入计算机并进行处理。 有益效果： 本技术的有益效果是，相较于现有的接触测量和光学方法，本技术提出 的干设测量系统可W完成微机械器件力学性能的非接触测量，具有灵敏度高、空间分辨率 高、条纹质量好、量程大、可实时观测等优点。另外，本系统无需复杂且昂贵的多维转动平 台，无需其它的补偿元件，结构简单，可广泛用于微机电系统应力测量。【附图说明】 图1为系统装置结构图。其中： I-He-化激光器、2-扩束镜、3-分束镜、4-参考镜面、5-被测量娃面、6-压电陶瓷、 7-CM0S相机、8-计算机。【具体实施方式】 图1是本技术一种用于娃玻璃静电键合应力的干设测量系统的原理图。如图 1所示，本实施例包括化-化激光器（1)、扩束镜（2)、分束镜（3)、参考镜面（4)、被测量娃面 巧）、压电陶瓷化）、CMOS相机（7)、计算机（8);其中，被测量娃面巧）固定在压电陶瓷化） 上，被测量娃面巧）、化-化激光器（1)、扩束镜（2)、分束镜（3)同轴放置，参考镜面（4)置 于分束镜（3)上方，CMOS相机（7)与计算机（8)相连。频率稳定的化-化激光器（1)作为 干设光源，发出的激光经扩束后通过分束镜（3)，一路光透射到被测量娃面巧），另一路反 射到参考镜面（4)上，两路光分别被测娃面（5)和参考镜面（4)反射后发生干设，被测量娃 面（5)被PZT(6)驱动发生振动时，干设条纹也会发生变化，干设条纹图由CMOS相机（7)采 集传入计算机（8)并进行处理。本技术采用相移干设法来处理，并且选用技术成熟的 压电陶瓷（采用PI公司的P-841. 10)作为相移器。采用Carr6相位提取算法，在几次相移 过程中相移量保持一致，由CMOS相机采集的四幅干设图可计算得到相位分布，根据相位计 算公式得被测娃面上点（X，y)对应的相位。阳〇1引式中，Ii~4分别为四步的光强值。 (1); 阳 014](2) 根据公式（2)可W得到被测面各点高度值，进而得到表面形貌。通过拟合面曲率， 计算出拟合面中屯、点（即被测娃膜片顶点）晓度。再结合修正的晓度-应力公式，推算出 娃玻璃静电键合产生的应力。【主权项】1. 一种用于硅玻璃静电键合应力的干涉测量系统，其特征在于，包括He-Ne激光器、扩 束镜、分束镜、参考镜面、被测量硅面、压电陶瓷、CMOS相机、计算机，所述被测量硅面固定在 压电陶瓷上，被测量娃面、He-Ne激光器、扩束镜、分束镜同轴放置，参考镜面置于分束镜上 方，CMOS相机与计算机相连；He-Ne激光器、扩束镜、分束镜、PZT均采用多自由度调整旋转 底座和可伸缩支杆固定在光学防震工作台上； 所述He-Ne激光器作为干涉光源，发出的激光经扩束后通过分束镜，一路光透射到被 测量硅面，另一路反射到参考镜面上，两路光分别被测硅面和参考镜面反射后发生干涉，被 测量硅面被PZT驱动发生振动时，干涉条纹也会发生变化，干涉条纹图由CMOS相机采集传 入计算机并进行处理。【专利摘要】本技术公开了一种用于硅玻璃静电键合应力的干涉测量系统，包括一个He-Ne激光器作为光源，一个泰曼-格林干涉系统用于产生干涉条纹，一个压电陶瓷（PZT）移相装置，一个CMOS相机采集干涉条纹并送到计算机进行处理。本干涉测量系统可以完成微机械器件力学性能的非接触测量，具有灵敏度高、空间分辨率高、条纹质量好、量程大、可实时观测等优点，能实现MEMS工艺静电键合时器件形变和应力等可靠性测试。【IPC分类】G01B11/16, G01L1/24【公开号】CN204855052【申请号】CN201520348648【专利技术人】葛益娴, 曹永祥, 任珂, 张翰凌, 朱慧, 李月 【申请人】南京信息工程大学【公开日】2015年12月9日【申请日】2015年5月26日本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于硅玻璃静电键合应力的干涉测量系统，其特征在于，包括He‑Ne激光器、扩束镜、分束镜、参考镜面、被测量硅面、压电陶瓷、CMOS相机、计算机，所述被测量硅面固定在压电陶瓷上，被测量硅面、He‑Ne激光器、扩束镜、分束镜同轴放置，参考镜面置于分束镜上方，CMOS相机与计算机相连；He‑Ne激光器、扩束镜、分束镜、PZT均采用多自由度调整旋转底座和可伸缩支杆固定在光学防震工作台上；所述He‑Ne激光器作为干涉光源，发出的激光经扩束后通过分束镜，一路光透射到被测量硅面，另一路反射到参考镜面上，两路光分别被测硅面和参考镜面反射后发生干涉，被测量硅面被PZT驱动发生振动时，干涉条纹也会发生变化，干涉条纹图由CMOS相机采集传入计算机并进行处理。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：葛益娴，曹永祥，任珂，张翰凌，朱慧，李月，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32
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