專利名稱:微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法、微機(jī)電組件及其微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種計(jì)量檢測(cè)設(shè)備中的檢測(cè)方法及其結(jié)構(gòu),特別是涉及一種可取得微機(jī)械結(jié)構(gòu)(micro mechanical structure)的薄膜層的機(jī)械性質(zhì)的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法、微機(jī)電組件及其應(yīng)用于該檢測(cè)方法的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù):
面型微細(xì)加工制程(two-dimensional micro-fabrication process),由于其較體型微細(xì)加工制程(three-dimensional micro-fabrication process)具有更高的三維組件制造彈性,因此,面型微細(xì)加工制程在近年來(lái)已經(jīng)逐漸成為較為普及的微機(jī)電系統(tǒng)(Micro-Electro-Mechanical Systems,簡(jiǎn)稱MEMS)的加工技術(shù)之一,在過(guò)去也一直存在著許多利用表面微細(xì)加工技術(shù)所制作的微系統(tǒng)組件,如光學(xué)掃描系統(tǒng)、微型馬達(dá)、微致動(dòng)器等組件,將這些組件加以整合之后即可構(gòu)成微機(jī)電系統(tǒng)。然而,要使整個(gè)微機(jī)電系統(tǒng)具有良好的性能表現(xiàn),除了將各個(gè)組件加以整合之外,另一項(xiàng)更為重要的因素則是如何控制各個(gè)組件的性能使其達(dá)到預(yù)定的設(shè)計(jì)目標(biāo)。就我們所知,組件的性能之所以會(huì)與設(shè)計(jì)的目標(biāo)產(chǎn)生差異,其原因絕大部分是來(lái)自于制程上的誤差與薄膜的機(jī)械性質(zhì)的不確定性,因此要完全控制組件的性能表現(xiàn),其首先要?jiǎng)?wù)即是要能精確掌握薄膜材料的機(jī)械性質(zhì)。
在面型微細(xì)加工制程中,所制作出微機(jī)械結(jié)構(gòu)都必須藉由錨點(diǎn)(anchor)的設(shè)計(jì)來(lái)達(dá)到結(jié)構(gòu)固定的目的。然而,該不可避免的錨點(diǎn)容易造成微機(jī)械結(jié)構(gòu)的邊界呈現(xiàn)階梯狀,進(jìn)一步使得微機(jī)械結(jié)構(gòu)的邊界強(qiáng)度大幅下降,因而增加了組件設(shè)計(jì)的困難。此外,在面型微細(xì)加工制程中,利用微機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)萃取薄膜的機(jī)械性質(zhì),同樣也會(huì)遇到撓性邊界的影響,因此,要利用微機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)萃取薄膜的機(jī)械性質(zhì)的首要工作,即是要克服微機(jī)械結(jié)構(gòu)的撓性邊界的影響。雖然,在過(guò)去已有的文獻(xiàn)中,大部分的人都是針對(duì)階梯狀的撓性邊界來(lái)作解析分析,并將撓性邊界的解析模型匯入組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,用以降低撓性邊界的影響效應(yīng)。然而,由實(shí)際的組件制造得知,階梯狀的撓性邊界的幾何形狀是一項(xiàng)完全無(wú)法掌控的制程變量,因此,理論上的解析模型與實(shí)際結(jié)果彼此之間的誤差,對(duì)于組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的影響便不容易掌握。
就微懸臂梁(micro-cantilever beam)的振動(dòng)法而言,微懸臂梁的振動(dòng)法在萃取材料的機(jī)械性質(zhì)的主要概念是經(jīng)由量測(cè)一結(jié)構(gòu)梁,其一端是連接至一固定邊界之下,其撓曲模態(tài)的共振頻率來(lái)萃取出材料的楊氏系數(shù)(Young’s modulus)。由于一般經(jīng)由面型微細(xì)加工制程所制作出的微機(jī)械結(jié)構(gòu),其邊界條件大多會(huì)存在有階梯狀的撓性邊界,因而嚴(yán)重降低微機(jī)械結(jié)構(gòu)的邊界的強(qiáng)度。因此,當(dāng)利用微懸臂梁的檢測(cè)結(jié)構(gòu)在薄膜的機(jī)械性質(zhì)的萃取時(shí),則微機(jī)械結(jié)構(gòu)的邊界軟化的效應(yīng)便會(huì)嚴(yán)重影響整各量測(cè)的結(jié)果。由此可知,要將振動(dòng)法應(yīng)用于面型微細(xì)加工制程,用以萃取薄膜的機(jī)械性質(zhì)的最主要挑戰(zhàn)是在于微機(jī)械結(jié)構(gòu)的邊界的強(qiáng)化設(shè)計(jì)。
為了提高薄膜的機(jī)械性質(zhì)的量測(cè)準(zhǔn)確性,現(xiàn)有技術(shù)業(yè)已提出一種微懸臂梁型態(tài)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu),如圖1所示,用以作為微懸臂梁的邊界強(qiáng)化的設(shè)計(jì)原則,其主要概念是利用一結(jié)構(gòu)層來(lái)包覆犧牲層而形成一穩(wěn)固的邊界,并藉由調(diào)整由結(jié)構(gòu)層所構(gòu)成的錨點(diǎn)的寬度來(lái)達(dá)到回填(refill)及平坦化的目的。
請(qǐng)參閱圖1所示,是現(xiàn)有習(xí)知的一種微懸臂梁型態(tài)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。該現(xiàn)有技術(shù)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)100,是適于配置于一微機(jī)械結(jié)構(gòu)(圖中未示)的一基材S的表面,該微檢測(cè)結(jié)構(gòu)100包括一犧牲層102、一結(jié)構(gòu)層104及一懸臂梁106。其中,犧牲層102是配置于基材S的表面。此外,結(jié)構(gòu)層104則同樣配置于基材S的表面,且包覆犧牲層102的表面。另外,懸臂梁106的一端是連接于結(jié)構(gòu)層104,并一體成型于結(jié)構(gòu)層104,且懸臂梁106的另一端更大致沿著一水平于基材S的表面及相對(duì)遠(yuǎn)離犧牲層102的方向,而延伸至基材S的表面的上方。
就無(wú)邊界梁(Free-Free beam)的振動(dòng)法而言,無(wú)邊界梁的振動(dòng)法在萃取材料的機(jī)械性質(zhì)的主要概念是經(jīng)由量測(cè)一結(jié)構(gòu)梁,在無(wú)任何邊界固定之下,其撓曲模態(tài)的共振頻率來(lái)萃取出材料的楊氏系數(shù)。由于無(wú)邊界梁的振動(dòng)法在巨觀材料的測(cè)試上已經(jīng)是一個(gè)相當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)的材料測(cè)試方法,所以無(wú)邊界梁的振動(dòng)法在萃取材料的機(jī)械性質(zhì)的可行性已無(wú)須證明,故可直接用來(lái)萃取薄膜材料的機(jī)械性質(zhì)。
在巨觀尺度下,要使用無(wú)邊界梁的振動(dòng)法來(lái)萃取一待測(cè)材料的機(jī)械性質(zhì),在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行上大多是在待測(cè)結(jié)構(gòu)梁的下端節(jié)線處置入三角柱或利用細(xì)線將結(jié)構(gòu)梁吊起來(lái)使之懸空。然而,在微觀尺度下,在待測(cè)結(jié)構(gòu)梁的下端置入物體或用物體將結(jié)構(gòu)梁懸空都有其困難性。因此,要在微米尺度下利用無(wú)邊界梁的振動(dòng)法來(lái)萃取薄膜的機(jī)械性質(zhì),其首要工作即是設(shè)計(jì)一個(gè)能夠符合無(wú)邊界梁假設(shè)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)。
為了提供適合微機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)使用的無(wú)邊界梁型態(tài)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu),現(xiàn)有技術(shù)業(yè)已提出的一種無(wú)邊界梁的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)(如圖2所示),該微檢測(cè)結(jié)構(gòu)主要是在其微結(jié)構(gòu)梁的節(jié)線處加上四根支撐梁來(lái)作為無(wú)邊界梁的檢測(cè)用。
請(qǐng)參閱圖2所示,是現(xiàn)有習(xí)知的一種無(wú)邊界梁型態(tài)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的俯視示意圖。該現(xiàn)有技術(shù)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)200是適于配置于一基材S的表面,該微檢測(cè)結(jié)構(gòu)200,包括一檢測(cè)梁202、復(fù)數(shù)個(gè)摺曲梁204以及復(fù)數(shù)個(gè)固定座206。其中,檢測(cè)梁202是懸置于基材S的表面的上方。此外,這些摺曲梁204亦懸置于基材S的表面的上方,且這些摺曲梁204的一端是連接至檢測(cè)梁202的表面。另外,這些固定座206是配置于基材S的表面,并位于檢測(cè)梁202的外側(cè),且這些摺曲梁204的另一端則分別連接至這些固定座206。
然而,要符合無(wú)邊界梁的假設(shè),其前提是當(dāng)無(wú)邊界梁處于共振模態(tài)時(shí),該四根支撐梁的應(yīng)變能必須越低越好,亦即支撐梁的扭轉(zhuǎn)剛性越低越好,至于該四根直梁的扭轉(zhuǎn)剛性大小對(duì)于微檢測(cè)梁與無(wú)邊界梁的誤差的關(guān)系,則可藉由有限元素法來(lái)加以分析。值得注意的是,經(jīng)由增加上述的支撐梁的長(zhǎng)度,將可使微檢測(cè)梁的誤差控制在5%以下的可接受范圍。然而,過(guò)長(zhǎng)的支撐梁將會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)問(wèn)題,其一,過(guò)長(zhǎng)的支撐梁將會(huì)大幅增加整個(gè)微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的面積占用率;其二,過(guò)長(zhǎng)的支撐梁容易使微檢測(cè)梁在懸浮過(guò)程中產(chǎn)生沾粘(stiction)的現(xiàn)象。
由此可見(jiàn),上述現(xiàn)有的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法及其微檢測(cè)結(jié)構(gòu)仍存在有諸多缺陷,而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。為了解決現(xiàn)有的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法及其微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的缺陷,相關(guān)廠商莫不費(fèi)盡心思來(lái)謀求解決之道,但長(zhǎng)久以來(lái)一直未見(jiàn)適用的設(shè)計(jì)被發(fā)展完成,此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問(wèn)題。
有鑒于上述現(xiàn)有的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法及其微檢測(cè)結(jié)構(gòu)所存在的缺陷,本發(fā)明人基于從事此類(lèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造多年豐富的實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)及其專業(yè)知識(shí),積極加以研究創(chuàng)新,以期創(chuàng)設(shè)一種新的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法、微機(jī)電組件及其微檢測(cè)結(jié)構(gòu),能夠改進(jìn)一般現(xiàn)有的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法及其微檢測(cè)結(jié)構(gòu),使其更具有實(shí)用性。經(jīng)過(guò)不斷的研究、設(shè)計(jì),并經(jīng)反復(fù)試作樣品及改進(jìn)后,終于創(chuàng)設(shè)出確具實(shí)用價(jià)值的本發(fā)明。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于,克服上述現(xiàn)有的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法及其微檢測(cè)結(jié)構(gòu)存在的缺陷,而提供一種新的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,所要解決的主要技術(shù)問(wèn)題是使其可用以萃取微機(jī)械結(jié)構(gòu)的薄膜材料的機(jī)械性質(zhì),具有產(chǎn)業(yè)上的利用價(jià)值。
本發(fā)明的另一目的在于,提供一種微檢測(cè)結(jié)構(gòu),所要解決的技術(shù)問(wèn)題是使其可用以作為萃取微機(jī)械結(jié)構(gòu)的薄膜材料的共振頻率的媒介,從而更具有實(shí)用性。
本發(fā)明的再一目的在于,提供一種微機(jī)電組件,所要解決的技術(shù)問(wèn)題是使其具有一微檢測(cè)結(jié)構(gòu),用以作為萃取微機(jī)電組件的薄膜材料的共振頻率的媒介。
本發(fā)明的目的及解決其主要技術(shù)問(wèn)題是采用以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,適用于取得一微機(jī)械結(jié)構(gòu)所使用的一薄膜層的機(jī)械性質(zhì),其中該微機(jī)械結(jié)構(gòu)具有一基材,該微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法包括下列步驟形成一微檢測(cè)結(jié)構(gòu)于該基材上,且該微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的一欲檢測(cè)部分是由該薄膜層所構(gòu)成;振動(dòng)該欲檢測(cè)部分;測(cè)量出該欲檢測(cè)部分的共振頻率;以及經(jīng)由該欲檢測(cè)部分的幾何尺寸、密度及共振頻率,而推導(dǎo)出該欲檢測(cè)部分的機(jī)械性質(zhì),以取得該薄膜層的機(jī)械性質(zhì)。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可以采用以下的技術(shù)措施來(lái)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
前述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其中所述的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)是為一微懸臂梁型態(tài)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)及一微懸臂板型態(tài)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)其中之一。
前述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其中所述的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)為一微懸臂梁型態(tài)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)時(shí),該微懸臂梁型態(tài)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)包括一犧牲層,配置于該基材的表面;一結(jié)構(gòu)層,由該薄膜層所構(gòu)成,并配置于該基材的表面,且包覆該犧牲層的表面;以及一懸臂梁,其一端連接于該結(jié)構(gòu)層,并一體成型于該結(jié)構(gòu)層,且該懸臂梁的另一端更大致沿著一水平于該基材的表面及相對(duì)遠(yuǎn)離該犧牲層的方向,而延伸至該基材的表面的上方。
前述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其中所述的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)更包括一堆疊層,其配置于該結(jié)構(gòu)層的表面,但未延伸至該懸臂梁的表面。
前述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其中所述的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)為一無(wú)邊界梁型態(tài)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)。
前述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其中所述的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)包括一檢測(cè)梁,懸置于該基材的表面的上方;復(fù)數(shù)個(gè)撓性結(jié)構(gòu),懸置于該基材的表面的上方,且該些撓性結(jié)構(gòu)的一端是連接至該檢測(cè)梁的表面;以及復(fù)數(shù)個(gè)固定座,配置于該基材的表面,且位于該檢測(cè)梁的外側(cè),且該些撓性結(jié)構(gòu)的另一端更分別連接至該些固定座。
前述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其中所述的該些撓性結(jié)構(gòu)為摺曲梁。
前述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其中所述的該些撓性結(jié)構(gòu)是對(duì)稱地位于該檢測(cè)梁的外側(cè)。
前述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其中所述的該些固定座是對(duì)稱地位于該檢測(cè)梁的外側(cè)。
前述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其中所述的該些固定座包括一結(jié)構(gòu)層及一犧牲層,其中該犧牲層是配置于該基材的表面,而該結(jié)構(gòu)層是配置于該基材的表面,且包覆該犧牲層的表面,而該結(jié)構(gòu)層、該檢測(cè)梁及該些撓性結(jié)構(gòu)是一體成型。
前述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其中所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)更包括一堆疊層,其配置于該結(jié)構(gòu)層的表面,但未延伸至該檢測(cè)梁及該些撓性結(jié)構(gòu)的表面。
前述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其中所述的欲檢測(cè)部分是以一外部能量激發(fā)的方式來(lái)振動(dòng)該欲檢測(cè)部分。
前述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其中所述的欲檢測(cè)部分是以壓電振動(dòng)的方式振動(dòng)該欲檢測(cè)部分。
前述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其中所述的欲檢測(cè)部分是以雷射都卜勒位移計(jì)來(lái)測(cè)量該欲檢測(cè)部分的共振頻率。
前述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其中所述的薄膜層的機(jī)械性質(zhì)包括楊氏系數(shù)、剪應(yīng)力常數(shù)及蒲松比常數(shù)。
本發(fā)明的目的及解決其主要技術(shù)問(wèn)題還采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,適用于取得一微機(jī)械結(jié)構(gòu)所使用的一薄膜層的機(jī)械性質(zhì),其中該微機(jī)械結(jié)構(gòu)具有一基材,該微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法包括下列步驟形成復(fù)數(shù)個(gè)微檢測(cè)結(jié)構(gòu)于該基材上,且該些微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的一欲檢測(cè)部分均是由該薄膜層所構(gòu)成;振動(dòng)該些欲檢測(cè)部分;測(cè)量出該些欲檢測(cè)部分的共振頻率;經(jīng)由該些欲檢測(cè)部分的幾何尺寸、密度及共振頻率,而推導(dǎo)出該些欲檢測(cè)部分的機(jī)械性質(zhì);以及聯(lián)集該些欲檢測(cè)部分的機(jī)械性質(zhì),以取得該薄膜層的機(jī)械性質(zhì)。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可以采用以下的技術(shù)措施來(lái)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
前述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其中所述的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)是為一微懸臂梁型態(tài)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)及一微懸臂板型態(tài)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)其中之一。
前述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其中所述的該些微檢測(cè)結(jié)構(gòu)之一是為一微懸臂梁型態(tài)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)時(shí),該微懸臂梁型態(tài)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)包括一犧牲層,配置于該基材的表面;一結(jié)構(gòu)層,由該薄膜層所構(gòu)成,并配置于該基材的表面,且包覆該犧牲層的表面;以及一懸臂梁,其一端是連接于該結(jié)構(gòu)層,并一體成型于該結(jié)構(gòu)層,且該懸臂梁的另一端更大致沿著一水平于該基材的表面及相對(duì)遠(yuǎn)離該犧牲層的方向,而延伸至該基材的表面的上方。
前述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其中所述的微懸臂梁型態(tài)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)更包括一堆疊層,其配置于該結(jié)構(gòu)層的表面,但未延伸至該懸臂梁的表面。
前述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其中所述的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)為一無(wú)邊界梁型態(tài)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)。
前述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其中所述的無(wú)邊界梁型態(tài)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)包括一檢測(cè)梁,懸置于該基材的表面的上方;復(fù)數(shù)個(gè)撓性結(jié)構(gòu),懸置于該基材的表面的上方,且該些撓性結(jié)構(gòu)的一端是連接至該檢測(cè)梁的表面;以及復(fù)數(shù)個(gè)固定座,配置于該基材的表面,且位于該檢測(cè)梁的外側(cè),且該些撓性結(jié)構(gòu)的另一端更分別連接至該些固定座。
前述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其中所述的該些撓性結(jié)構(gòu)是為摺曲梁。
前述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其中所述的該些撓性結(jié)構(gòu)是對(duì)稱地位于該檢測(cè)梁的外側(cè)。
前述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其中所述的該些固定座是對(duì)稱地位于該檢測(cè)梁的外側(cè)。
前述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其中所述的該些固定座包括一結(jié)構(gòu)層及一犧牲層,其中該犧牲層是配置于該基材的表面,而該結(jié)構(gòu)層是配置于該基材的表面,且包覆該犧牲層的表面,而該結(jié)構(gòu)層、該檢測(cè)梁及該些撓性結(jié)構(gòu)是一體成型。
前述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其中所述的無(wú)邊界梁型態(tài)的微機(jī)械結(jié)構(gòu)更包括一堆疊層,其配置于該結(jié)構(gòu)層的表面,但未延伸至該檢測(cè)梁及該些撓性結(jié)構(gòu)的表面。
前述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其中所述的欲檢測(cè)部分是以一外部能量激發(fā)的方式來(lái)振動(dòng)該些欲檢測(cè)部分。
前述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其中所述的欲檢測(cè)部分是以壓電振動(dòng)的方式振動(dòng)該些欲檢測(cè)部分。
前述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其中所述的欲檢測(cè)部分是以雷射都卜勒位移計(jì)來(lái)測(cè)量該些欲檢測(cè)部分的共振頻率。
前述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其中所述的薄膜層的機(jī)械性質(zhì)包括楊氏系數(shù)、剪應(yīng)力常數(shù)及蒲松比常數(shù)。
本發(fā)明的目的及解決其主要技術(shù)問(wèn)題還采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種微機(jī)電組件,其包括一基材,具有一組件區(qū)域及一檢測(cè)區(qū)域;一微機(jī)械結(jié)構(gòu),形成于該組件區(qū)域;以及一微檢測(cè)結(jié)構(gòu),形成于該檢測(cè)區(qū)域。
本發(fā)明的目的及解決其主要技術(shù)問(wèn)題還采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,適用于一微機(jī)電組件,其中該微機(jī)電組件具有一結(jié)構(gòu)區(qū)域及一檢測(cè)區(qū)域,該檢測(cè)方法包括以下步驟分別形成一微機(jī)械結(jié)構(gòu)及一微檢測(cè)結(jié)構(gòu)于該微機(jī)電組件的該組件區(qū)域及該檢測(cè)區(qū)域;檢測(cè)該微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的一欲檢測(cè)部分,以取得該欲檢測(cè)部分的共振頻率;經(jīng)由該微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的該欲檢測(cè)部分的幾何尺寸、密度及共振頻率,而推導(dǎo)出該微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的該欲檢測(cè)部分的機(jī)械性質(zhì)。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可以采用以下的技術(shù)措施來(lái)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
前述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其中所述的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的型態(tài)是為微懸臂梁。
前述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其中所述的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的型態(tài)是為無(wú)邊界梁。
前述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其中所述的檢測(cè)該微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的該欲檢測(cè)部分時(shí),包括振動(dòng)該欲檢測(cè)部分,并測(cè)量出該欲檢測(cè)部分的共振頻率。
前述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其更包括以一外部激發(fā)能量來(lái)振動(dòng)該欲檢測(cè)部分。
前述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其更包括以壓電振動(dòng)的方式來(lái)振動(dòng)該欲檢測(cè)部分。
前述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其中所述的欲檢測(cè)部分是以雷射都卜勒位移計(jì)來(lái)測(cè)量該欲檢測(cè)部分的共振頻率。
前述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其中所述的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的該欲檢測(cè)部分的機(jī)械性質(zhì)包括楊氏系數(shù)、剪應(yīng)力常數(shù)及蒲松比常數(shù)。
本發(fā)明的目的及解決其主要技術(shù)問(wèn)題還采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種微檢測(cè)結(jié)構(gòu),適于配置于一基材的表面,該微檢測(cè)結(jié)構(gòu)包括一犧牲層,配置于該基材的表面;一結(jié)構(gòu)層,配置于該基材的表面,且包覆該犧牲層的表面;一懸臂梁,其一端是連接于該結(jié)構(gòu)層,并一體成型于該結(jié)構(gòu)層,且該懸臂梁的另一端更大致沿著一水平于該基材的表面及相對(duì)遠(yuǎn)離該犧牲層的方向,而延伸至該基材的表面的上方;以及一堆疊層,配置于該結(jié)構(gòu)層的表面,但未延伸至該懸臂梁的表面。
本發(fā)明的目的及解決其主要技術(shù)問(wèn)題還采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種微檢測(cè)結(jié)構(gòu),適于配置于一基材的表面,該微檢測(cè)結(jié)構(gòu)包括一檢測(cè)梁,懸置于該基材的表面的上方;復(fù)數(shù)個(gè)撓性結(jié)構(gòu),懸置于該基材的表面的上方,且該些撓性結(jié)構(gòu)的一端是連接至該檢測(cè)梁的表面;以及復(fù)數(shù)個(gè)固定座,配置于該基材的表面,且位于該檢測(cè)梁的外側(cè),且該些撓性結(jié)構(gòu)的另一端更分別連接至該些固定座。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可以采用以下的技術(shù)措施來(lái)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
前述的微檢測(cè)結(jié)構(gòu),其中所述的該些撓性結(jié)構(gòu)是為摺曲梁。
前述的微檢測(cè)結(jié)構(gòu),其中所述的該些撓性結(jié)構(gòu)是對(duì)稱地位于該檢測(cè)梁的外側(cè)。
前述的微檢測(cè)結(jié)構(gòu),其中所述的該些固定座是對(duì)稱地位于該檢測(cè)梁的外側(cè)。
前述的微檢測(cè)結(jié)構(gòu),其中所述的該些固定座包括一結(jié)構(gòu)層以及一犧牲層,其中該犧牲層是配置于該基材的表面,而該結(jié)構(gòu)層是配置于該基材的表面,且包覆該犧牲層的表面,而該結(jié)構(gòu)層、該檢測(cè)梁及該些撓性結(jié)構(gòu)是一體成型。
前述的微檢測(cè)結(jié)構(gòu),其更包括一堆疊層,其配置于該結(jié)構(gòu)層的表面,但未延伸至該檢測(cè)梁及該些撓性結(jié)構(gòu)的表面。
本發(fā)明的目的及解決其主要技術(shù)問(wèn)題還采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種微檢測(cè)結(jié)構(gòu),適于配置于一基材的表面,該微檢測(cè)結(jié)構(gòu)包括一犧牲層,配置于該基材的表面;一結(jié)構(gòu)層,配置于該基材的表面,且包覆該犧牲層的表面;一懸臂梁,其一端是連接于該結(jié)構(gòu)層,并一體成型于該結(jié)構(gòu)層,且該懸臂梁的另一端更大致沿著一水平于該基材的表面及相對(duì)遠(yuǎn)離該犧牲層的方向,而延伸至該基材的表面的上方;一檢測(cè)梁,懸置于該基材的表面的上方;復(fù)數(shù)個(gè)撓性結(jié)構(gòu),懸置于該基材的表面的上方,且該些撓性結(jié)構(gòu)的一端是連接至該檢測(cè)梁的表面;以及復(fù)數(shù)個(gè)固定座,配置于該基材的表面,且位于該檢測(cè)梁的外側(cè),且該些撓性結(jié)構(gòu)的另一端更分別連接至該些固定座。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可以采用以下的技術(shù)措施來(lái)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
前述的微檢測(cè)結(jié)構(gòu),其中所述的其更包括一第一堆疊層,其配置于該結(jié)構(gòu)層的表面,但未延伸至該懸臂梁的表面。
前述的微檢測(cè)結(jié)構(gòu),其中所述的該些撓性結(jié)構(gòu)是為摺曲梁。
前述的微檢測(cè)結(jié)構(gòu),其中所述的該些撓性結(jié)構(gòu)是對(duì)稱地位于該檢測(cè)梁的外側(cè)。
前述的微檢測(cè)結(jié)構(gòu),其中所述的該些固定座是對(duì)稱地位于該檢測(cè)梁的外側(cè)。
前述的微檢測(cè)結(jié)構(gòu),其中所述的該些固定座包括一結(jié)構(gòu)層以及一犧牲層,其中該犧牲層是配置于該基材的表面,而該結(jié)構(gòu)層是配置于該基材的表面,且包覆該犧牲層的表面,而該結(jié)構(gòu)層、該檢測(cè)梁及該些撓性結(jié)構(gòu)是一體成型。
前述的微檢測(cè)結(jié)構(gòu),其更包括一第二堆疊層,其配置于該結(jié)構(gòu)層的表面,但未延伸至該檢測(cè)梁及該些撓性結(jié)構(gòu)的表面。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。由以上技術(shù)方案可知,為了達(dá)到前述發(fā)明目的,本發(fā)明的主要技術(shù)內(nèi)容如下本發(fā)明提出一種微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,適用于取得一微機(jī)械結(jié)構(gòu)所使用的一薄膜層的機(jī)械性質(zhì),該檢測(cè)方法包括先形成一微檢測(cè)結(jié)構(gòu)于微機(jī)械結(jié)構(gòu)的一基材上,且該微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的一欲檢測(cè)部分是由上述的薄膜層所構(gòu)成,接著振動(dòng)該欲檢測(cè)部分,并測(cè)量出欲檢測(cè)部分的共振頻率,接著經(jīng)由欲檢測(cè)部分的幾何尺寸、密度及共振頻率,而推導(dǎo)出欲檢測(cè)部分的機(jī)械性質(zhì),以取得薄膜層的機(jī)械性質(zhì)。
本發(fā)明更提出一種微懸臂梁型態(tài)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu),適于配置于一基材的表面,該微檢測(cè)結(jié)構(gòu)包括一犧牲層,其配置于該基材的表面、一結(jié)構(gòu)層,其配置于該基材的表面,且包覆該犧牲層的表面、一懸臂梁,其一端是連接于該結(jié)構(gòu)層,并一體成型于該結(jié)構(gòu)層,且該懸臂梁的另一端更大致沿著一水平于該基材的表面及相對(duì)遠(yuǎn)離該犧牲層的方向,而延伸至該基材的表面的上方、以及一堆疊層,其配置于該結(jié)構(gòu)層的表面,但未延伸至該懸臂梁的表面。
本發(fā)明還提出一種無(wú)邊界梁型態(tài)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu),適于配置于一基材的表面,該微檢測(cè)結(jié)構(gòu)包括一檢測(cè)梁,其懸置于基材的表面的上方、多個(gè)摺曲梁,其懸置于基材的表面的上方,且這些摺曲梁的一端是連接至該檢測(cè)梁的表面、以及多個(gè)固定座,其配置于該基材的表面,且位于該檢測(cè)梁的外側(cè),且這些摺曲梁的另一端更分別連接至這些固定座。
借由上述技術(shù)方案,本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn)1、就微懸臂梁型態(tài)的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法及其微檢測(cè)結(jié)構(gòu)而言,本發(fā)明是額外地增加一堆疊層于結(jié)構(gòu)層的表面,用以提升微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的邊界強(qiáng)度,并且將微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的邊界強(qiáng)度與固定邊界的差距縮小至3%以下,因而可以提高懸臂梁的共振頻率的測(cè)量準(zhǔn)確度,進(jìn)而可以更準(zhǔn)確地取得懸臂梁(即薄膜層)的機(jī)械性質(zhì)。
2、此外,就無(wú)邊界梁型態(tài)的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法及其微檢測(cè)結(jié)構(gòu)而言,本發(fā)明則是以撓性結(jié)構(gòu)(例如摺曲梁)取代現(xiàn)有習(xí)知的直式支撐梁,故可有效地降低檢測(cè)梁的撓性邊界強(qiáng)度,因而可以提高檢測(cè)梁的共振頻率的測(cè)量準(zhǔn)確度,進(jìn)而可更準(zhǔn)確地取得檢測(cè)梁(即薄膜層)的機(jī)械性質(zhì)。
綜上所述,本發(fā)明特殊的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法、微機(jī)電組件及其微檢測(cè)結(jié)構(gòu),適用于取得一微機(jī)械結(jié)構(gòu)所使用的一薄膜層的機(jī)械性質(zhì),該檢測(cè)方法包括先形成一微檢測(cè)結(jié)構(gòu)于微機(jī)械結(jié)構(gòu)的一基材上,且該微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的一欲檢測(cè)部分是由上述的薄膜層所構(gòu)成,接著振動(dòng)該欲檢測(cè)部分,并測(cè)量出欲檢測(cè)部分的共振頻率,接著經(jīng)由欲檢測(cè)部分的幾何尺寸、密度及共振頻率,而推導(dǎo)出欲檢測(cè)部分的機(jī)械性質(zhì),以取得薄膜層的機(jī)械性質(zhì)。此外,微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的型態(tài)包括微懸臂梁及無(wú)邊界梁。本發(fā)明可用以萃取微機(jī)械結(jié)構(gòu)的薄膜材料的機(jī)械性質(zhì),另可用以作為萃取微機(jī)械結(jié)構(gòu)的薄膜材料的共振頻率的媒介,從而更具有實(shí)用性。其具有上述諸多的優(yōu)點(diǎn)及實(shí)用價(jià)值,在方法及產(chǎn)品上確屬創(chuàng)新,在檢測(cè)方法、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)或功能上皆有較大改進(jìn),較現(xiàn)有的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法及其微檢測(cè)結(jié)構(gòu)具有增進(jìn)的多項(xiàng)功效,且在技術(shù)上有較大的進(jìn)步,并產(chǎn)生了好用及實(shí)用的效果,具有產(chǎn)業(yè)的廣泛利用價(jià)值,從而更加適于實(shí)用,誠(chéng)為一新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。
上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述,為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段,并可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施,以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如后。
圖1是現(xiàn)有習(xí)知的一種微懸臂梁型態(tài)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
圖2是現(xiàn)有習(xí)知的一種無(wú)邊界梁型態(tài)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的俯視示意圖。
圖3是本發(fā)明較佳實(shí)施例的一種微懸臂梁型態(tài)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
圖4是微懸臂梁型態(tài)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)層厚度及自然頻率的關(guān)系圖。
圖5是現(xiàn)有技術(shù)的圖1中的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)及本發(fā)明第一實(shí)施例的圖3中的微檢測(cè)結(jié)構(gòu),兩者的楊氏系數(shù)及懸臂梁長(zhǎng)度的關(guān)系圖。
圖6A-圖6D是本發(fā)明第一實(shí)施例的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)制程的流程圖。
圖7A-圖7D是本發(fā)明第二實(shí)施例的四種無(wú)邊界梁型態(tài)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖8是現(xiàn)有習(xí)知支撐梁與本發(fā)明的支撐梁的自然頻率與長(zhǎng)度的關(guān)系圖。
S 基材 100微檢測(cè)結(jié)構(gòu)102犧牲層104結(jié)構(gòu)層106懸臂梁200微檢測(cè)結(jié)構(gòu)202檢測(cè)梁204支撐梁(直式支撐梁)206固定座300微檢測(cè)結(jié)構(gòu)302犧牲層304結(jié)構(gòu)層306懸臂梁308堆疊層600微檢測(cè)結(jié)構(gòu)602、602a犧牲層604結(jié)構(gòu)層606懸臂梁608堆疊層700a、700b微檢測(cè)結(jié)構(gòu)700c、700d微檢測(cè)結(jié)構(gòu) 702檢測(cè)梁704摺曲梁706固定座具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例,對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法、微機(jī)電組件及其微檢測(cè)結(jié)構(gòu)其具體檢測(cè)方法、步驟、結(jié)構(gòu)、特征及其功效,詳細(xì)說(shuō)明如后。
本發(fā)明提出兩種微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其可分別利用微懸臂梁的振動(dòng)法及無(wú)邊界梁的振動(dòng)法來(lái)萃取微機(jī)械結(jié)構(gòu)的薄膜層的機(jī)械性質(zhì)。
第一實(shí)施例本發(fā)明第一實(shí)施例提出的一種微懸臂梁型態(tài)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu),其除了利用薄膜層來(lái)包覆犧牲層以外,更利用一堆疊層來(lái)強(qiáng)化微機(jī)械結(jié)構(gòu)的邊界強(qiáng)度,因而可以提高量測(cè)懸臂梁的共振頻率的準(zhǔn)確性,進(jìn)而推導(dǎo)出懸臂梁(即薄膜層)的機(jī)械性質(zhì),例如楊氏系數(shù)、剪應(yīng)力常數(shù)及蒲松比常數(shù)等。此外,依照幾何尺寸上的差異,具有板狀外觀的懸臂梁可視為一懸臂板。
請(qǐng)參閱圖3所示,是本發(fā)明較佳實(shí)施例的一種微懸臂梁型態(tài)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。本發(fā)明較佳實(shí)施例的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)300是適于配置于一微機(jī)械結(jié)構(gòu)(圖中未示)的一基材S的表面,該微檢測(cè)結(jié)構(gòu)300,包括一犧牲層302、一結(jié)構(gòu)層304、一懸臂梁306及一堆疊層308。其中,犧牲層302是配置于基材S的表面。此外,結(jié)構(gòu)層304則同樣配置于基材S的表面,且包覆犧牲層302的表面。另外,懸臂梁306的一端是連接于結(jié)構(gòu)層304,并一體成型于結(jié)構(gòu)層304,且懸臂梁306的另一端更大致沿著一水平于基材S的表面及相對(duì)遠(yuǎn)離犧牲層302的方向,而延伸至基材S的表面的上方。并且,堆疊層308是配置于結(jié)構(gòu)層的表面,但未延伸至懸臂梁306的表面。
請(qǐng)參閱現(xiàn)有技術(shù)圖1中的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)100及本發(fā)明圖3中的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)300。在經(jīng)過(guò)有限元素法分析之后,現(xiàn)有的無(wú)堆疊結(jié)構(gòu)層及包覆式邊界的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)100,其與固定邊界的強(qiáng)度差距為4.02%。然而,對(duì)于本發(fā)明的有堆疊層及包覆式邊界的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)300而言,當(dāng)堆疊層300的厚度為1.5微米,且具有兩微米的黃光對(duì)準(zhǔn)誤差下,微檢測(cè)結(jié)構(gòu)300與實(shí)際固定邊界的強(qiáng)度差距為3.90%。并且,對(duì)于無(wú)黃光對(duì)準(zhǔn)誤差的理想情況下,當(dāng)堆疊層308的厚度為1.5微米時(shí),微檢測(cè)結(jié)構(gòu)300與固定邊界的強(qiáng)度差距將可縮小至2.91%的差距。
請(qǐng)參閱圖4所示,是微懸臂梁型態(tài)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)層厚度及自然頻率的關(guān)系圖。本發(fā)明更針對(duì)結(jié)構(gòu)層的堆疊厚度其對(duì)于微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的邊界強(qiáng)度的影響情形,經(jīng)由有限元素法做了進(jìn)一步的分析與探討,其結(jié)果顯示于圖4中。值得注意的是,當(dāng)結(jié)構(gòu)層的堆疊厚度大于1微米時(shí),結(jié)構(gòu)層的堆疊厚度對(duì)于微懸臂梁的邊界強(qiáng)化的效果變趨于定值,亦即微懸臂梁的共振頻率不再隨結(jié)構(gòu)層的堆疊厚度的增加而改變。
請(qǐng)參閱圖5所示,是現(xiàn)有技術(shù)圖1中的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)及本發(fā)明第一實(shí)施例圖3中的微檢測(cè)結(jié)構(gòu),兩者的楊氏系數(shù)及懸臂梁長(zhǎng)度的關(guān)系圖。在相同長(zhǎng)度的懸臂梁的條件下,具有堆疊層的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)所萃取出的楊氏系數(shù)值將較無(wú)堆疊層的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)高出約2.3%。因此,與現(xiàn)有的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)100相較之下,本發(fā)明第一實(shí)施例的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)300將可提供較佳的邊界強(qiáng)度,故可測(cè)量出微懸臂梁的更準(zhǔn)確的共振頻率,用以萃取出薄膜層的更準(zhǔn)確的機(jī)械性質(zhì)。
請(qǐng)依序參閱圖6A-圖6E所示,是本發(fā)明第一實(shí)施例的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)制程的流程圖。首先,如圖6A所示,本發(fā)明第一實(shí)施例的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的制程,是形成圖案化的一犧牲層602于一微機(jī)械結(jié)構(gòu)(圖中未示)的一基材S的表面。接著,如圖6B所示,形成圖案化的一薄膜層(圖中未示)于基材S及犧牲層602的表面,其中上述的薄膜層是包括一結(jié)構(gòu)層604及一懸臂梁606,而結(jié)構(gòu)層604更包覆局部的犧牲層602a,以提高結(jié)構(gòu)層604的邊界強(qiáng)度,且懸臂梁606的一端是連接至結(jié)構(gòu)層604,懸臂梁606的另一端更大致沿著一水平于基材S的表面及相對(duì)遠(yuǎn)離犧牲層602a的方向,而延伸至基材S的表面的上方。然后,如圖6C所示,形成圖案化的一罩幕層607于犧牲層602之上,并形成一堆疊層608于結(jié)構(gòu)層604的表面。之后,如圖6D所示,移除罩幕層607及犧牲層602之后,最終將使得懸臂梁606懸置于基材S的上方,而完成微檢測(cè)結(jié)構(gòu)600的制作。
本發(fā)明的第一實(shí)施例更提出一種微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其主要是在制作出圖6D的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)600之后,例如以壓電振動(dòng)的方式,預(yù)先振動(dòng)懸臂梁606,接著例如以雷射都卜勒位移計(jì)來(lái)測(cè)量出懸臂梁606的共振頻率,最后可經(jīng)由懸臂梁606的幾何尺寸、密度及共振頻率,進(jìn)而推導(dǎo)出懸臂梁606的機(jī)械性質(zhì),以取得結(jié)構(gòu)層(即薄膜層)的機(jī)械性質(zhì),例如楊氏系數(shù)、剪應(yīng)力常數(shù)及蒲松比常數(shù)等。
第二實(shí)施例本發(fā)明的第二實(shí)施例提出一種無(wú)邊界梁型態(tài)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu),其主要是利用多個(gè)撓性結(jié)構(gòu)(例如摺曲梁)來(lái)取代現(xiàn)有習(xí)知的多個(gè)支撐梁(直梁)來(lái)連接至檢測(cè)梁,并利用撓性結(jié)構(gòu)的本身結(jié)構(gòu)較低的扭轉(zhuǎn)剛性,使得微檢測(cè)結(jié)構(gòu)更能仿真出無(wú)邊界梁的情況,因而可以提高量測(cè)檢測(cè)梁的共振頻率的準(zhǔn)確性,進(jìn)而可推導(dǎo)出檢測(cè)梁(即薄膜層)的機(jī)械性質(zhì),例如楊氏系數(shù)、剪應(yīng)力常數(shù)及蒲松比常數(shù)等。在第二實(shí)施例中,撓性結(jié)構(gòu)是以摺曲梁作為代表,但并不僅限于摺曲梁,其它可降低扭轉(zhuǎn)剛性的撓性結(jié)構(gòu)均可。
請(qǐng)參閱圖7A所示,是本發(fā)明第二實(shí)施例的一種無(wú)邊界梁型態(tài)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的俯視圖。該微檢測(cè)結(jié)構(gòu)700a,是適于配置于一微機(jī)械結(jié)構(gòu)(圖中未示)的一基材S的表面,該微檢測(cè)結(jié)構(gòu)700a包括一檢測(cè)梁702、多個(gè)摺曲梁704及多個(gè)固定座706。其中,檢測(cè)梁702是懸置于基材S表面的上方。此外,這些摺曲梁704是同樣懸置于基材S的表面的上方,并可對(duì)稱地位于檢測(cè)梁702的外側(cè),且這些摺曲梁704的一端是連接至檢測(cè)梁702的表面。另外,這些固定座706則配置于基材S的表面,且可對(duì)稱地位于檢測(cè)梁702的外側(cè),而這些摺曲梁704的另一端更分別連接至這些固定座706,其中檢測(cè)梁702及這些固定座706之間的連接媒介除了可利用這些摺曲梁704以外,更可以其它撓性結(jié)構(gòu)來(lái)加以取代。因此,檢測(cè)梁702可經(jīng)由這些摺曲梁704,而間接地連接至這些固定座706,且懸置于基材S的表面的上方。
請(qǐng)同樣參閱圖7A所示,由于支撐梁對(duì)于檢測(cè)梁702而言是為一撓性扭轉(zhuǎn)邊界,所以要將檢測(cè)梁702模擬近似于真實(shí)的無(wú)邊界梁,便需從降低支撐梁的扭轉(zhuǎn)剛性來(lái)著手。因此,在為了同時(shí)兼顧支撐梁的長(zhǎng)度短及低扭轉(zhuǎn)剛性的訴求之下,本發(fā)明的第二實(shí)施例則使用摺曲梁的設(shè)計(jì)概念來(lái)取代直式支撐梁。由于摺曲梁704的本身結(jié)構(gòu)具有較低的扭轉(zhuǎn)剛性,故可使檢測(cè)梁702更能夠模擬出無(wú)邊界梁的真實(shí)狀態(tài),如此將有助于量測(cè)檢測(cè)梁702的共振頻率。
請(qǐng)參閱圖7A-圖7D所示,是本發(fā)明第二實(shí)施例的四種無(wú)邊界梁型態(tài)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的俯視圖。其中圖7B-圖7D更依序是本發(fā)明第二實(shí)施例的另外三種微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的俯視圖。首先,如圖7A所示,微檢測(cè)結(jié)構(gòu)700a的摺曲梁704是為一標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),其摺曲梁704的寬度為A。此外,如圖7B所示,微檢測(cè)結(jié)構(gòu)700b的摺曲梁704的長(zhǎng)度變量B相對(duì)較大。另外,如圖7C所示,微檢測(cè)結(jié)構(gòu)700c的摺曲梁704的長(zhǎng)度變量C則相對(duì)較大。并且,如圖7D所示,微檢測(cè)結(jié)構(gòu)700d的摺曲梁704則具有較多的曲折部分。
請(qǐng)參閱圖8所示,是現(xiàn)有習(xí)知的支撐梁與本發(fā)明的支撐梁的自然頻率與長(zhǎng)度的關(guān)系圖。當(dāng)摺曲梁的長(zhǎng)度及寬度皆為30微米時(shí),其共振頻率的誤差為9.8%,而當(dāng)摺曲梁的摺曲寬度增加至60微米時(shí),則其共振頻率的誤差則變?yōu)?%。然而,考量到制程的穩(wěn)定度方面,因此,在摺曲梁的摺曲寬度方面采取較保守的做法,則采用30微米作為摺曲梁的摺曲寬度設(shè)定。此外,由分析結(jié)果可以看出,長(zhǎng)度為30微米的摺曲梁其共振頻率的誤差值與長(zhǎng)度90微米的直式支撐梁彼此間的誤差值相當(dāng),故可證明本發(fā)明的摺曲梁比現(xiàn)有習(xí)知的直式支撐梁具有更低的扭轉(zhuǎn)剛性。
請(qǐng)同樣參閱圖8所示,接著探討摺曲梁的長(zhǎng)度變量B及長(zhǎng)度變量C,當(dāng)摺曲梁的摺曲寬度為30微米,且支撐梁長(zhǎng)度從30微米增加至120微米時(shí),發(fā)現(xiàn)改變摺曲梁的長(zhǎng)度變量B及C的結(jié)果并無(wú)太大分別,而結(jié)果為當(dāng)支撐梁的長(zhǎng)度在120微米時(shí),支撐梁的共振頻率的誤差可以由原來(lái)的9.8%降低至5.5%。將該分析結(jié)果與摺曲梁的寬度變量結(jié)果相比較之后,發(fā)現(xiàn)改變摺曲梁的長(zhǎng)度的效益還不若改變摺曲梁的摺曲寬度來(lái)得有效。
請(qǐng)同樣參閱圖8所示,當(dāng)摺曲梁的摺曲寬度維持在30微米,而且單一摺曲梁的長(zhǎng)度同樣為30微米的情況下,如圖7D所示,將摺曲梁704形成多一倍的摺曲部分,使得摺曲梁704的長(zhǎng)度為60微米及寬度為30微米,并經(jīng)由有限元素分析后,其檢測(cè)梁702的共振頻率的誤差為4.8%,如果摺曲梁704具有三個(gè)摺曲部分,其檢測(cè)梁702的共振頻率的誤差下降至2.8%。在制程允許的情況下,如果摺曲梁704具有四個(gè)摺曲部分,則誤差將達(dá)到1.6%。因此,當(dāng)摺曲梁704的摺曲寬度A越大,或摺曲梁704所具有的摺曲部分越多時(shí),摺曲梁704的整體的扭轉(zhuǎn)剛性將可顯著地下降,如此將可有助于提高檢測(cè)梁702的共振頻率的測(cè)量準(zhǔn)確度,進(jìn)而可取得檢測(cè)梁702的更準(zhǔn)確的機(jī)械性質(zhì)。
請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D7A所示,在面型微細(xì)加工制程中,這些固定座706是可由圖6D的犧牲層602a及結(jié)構(gòu)層604所構(gòu)成。值得注意的是,在微檢測(cè)結(jié)構(gòu)700a的制程中,固定座706的結(jié)構(gòu)層、檢測(cè)梁702及這些摺曲梁704是可一體成型。此外,這些固定座706更可包括一圖6D所示的堆疊層608,其可配置于圖6D的結(jié)構(gòu)層604的表面,但未延伸至檢測(cè)梁702及這些摺曲梁704的表面,用以提高固定座706的邊界強(qiáng)度,如此將有助于提高檢測(cè)梁702的共振頻率的測(cè)量準(zhǔn)確度,進(jìn)而可取得檢測(cè)梁702的更準(zhǔn)確的機(jī)械性質(zhì)。
本發(fā)明的第二實(shí)施例更提出一種微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其主要是在制作出圖7A的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)700a之后,例如以壓電振動(dòng)的方式,預(yù)先振動(dòng)檢測(cè)梁702,接著例如以雷射都卜勒位移計(jì)來(lái)測(cè)量出檢測(cè)梁702、懸臂梁606的共振頻率,最后可經(jīng)由檢測(cè)梁702的幾何尺寸、密度及共振頻率,進(jìn)而推導(dǎo)出檢測(cè)梁702的機(jī)械性質(zhì),用以取得檢測(cè)梁702(即薄膜層)的機(jī)械性質(zhì),例如楊氏系數(shù)、剪應(yīng)力常數(shù)及蒲松比常數(shù)等。
值得注意的是,本發(fā)明更可以結(jié)合第一實(shí)施例及第二實(shí)施例的檢測(cè)方法,同時(shí)形成微懸臂梁型態(tài)及無(wú)邊界梁型態(tài)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)于一微機(jī)械結(jié)構(gòu)的一基材上,再個(gè)別取得懸臂梁及檢測(cè)梁的機(jī)械性質(zhì)以后,接著聯(lián)集懸臂梁及檢測(cè)梁的機(jī)械性質(zhì),用以更準(zhǔn)確地取得薄膜層的機(jī)械性質(zhì)。
此外,本發(fā)明更可將一微機(jī)械結(jié)構(gòu)及一微檢測(cè)結(jié)構(gòu)分別形成于一微機(jī)電組件的一基材的一組件區(qū)域及一檢測(cè)區(qū)域,接著檢測(cè)微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的欲檢測(cè)部分,以取得一共振頻率,再經(jīng)由上述的欲檢測(cè)部分的幾何尺寸、密度及共振頻率,而推導(dǎo)出該欲檢測(cè)部分的機(jī)械性質(zhì),例如楊氏系數(shù)、剪應(yīng)力常數(shù)及蒲松比常數(shù)等。因此,本發(fā)明在制作微機(jī)電組件的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的同時(shí),可一并將微檢測(cè)結(jié)構(gòu)制作于微機(jī)電組件之上,如此將可經(jīng)由該微檢測(cè)結(jié)構(gòu),因而直接萃取出微機(jī)電組件的薄膜層(或欲檢測(cè)部分)的機(jī)械性質(zhì),進(jìn)而有助于微機(jī)電組件的設(shè)計(jì)及制作。
以上所述,僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已,并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制,雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上,然而并非用以限定本發(fā)明,任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員,在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi),當(dāng)可利用上述揭示的方法及技術(shù)內(nèi)容作出些許的更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例,但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容,依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾,均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,適用于取得一微機(jī)械結(jié)構(gòu)所使用的一薄膜層的機(jī)械性質(zhì),其中該微機(jī)械結(jié)構(gòu)具有一基材,其特征在于該微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法包括下列步驟形成一微檢測(cè)結(jié)構(gòu)于該基材上,且該微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的一欲檢測(cè)部分是由該薄膜層所構(gòu)成;振動(dòng)該欲檢測(cè)部分;測(cè)量出該欲檢測(cè)部分的共振頻率;以及經(jīng)由該欲檢測(cè)部分的幾何尺寸、密度及共振頻率,而推導(dǎo)出該欲檢測(cè)部分的機(jī)械性質(zhì),以取得該薄膜層的機(jī)械性質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其特征在于其中所述的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)是為一微懸臂梁型態(tài)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)及一微懸臂板型態(tài)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)其中之一。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其特征在于其中所述的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)為一微懸臂梁型態(tài)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)時(shí),該微懸臂梁型態(tài)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)包括一犧牲層,配置于該基材的表面;一結(jié)構(gòu)層,由該薄膜層所構(gòu)成,并配置于該基材的表面,且包覆該犧牲層的表面;以及一懸臂梁,其一端連接于該結(jié)構(gòu)層,并一體成型于該結(jié)構(gòu)層,且該懸臂梁的另一端更大致沿著一水平于該基材的表面及相對(duì)遠(yuǎn)離該犧牲層的方向,而延伸至該基材的表面的上方。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其特征在于其中所述的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)更包括一堆疊層,其配置于該結(jié)構(gòu)層的表面,但未延伸至該懸臂梁的表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其特征在于其中所述的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)為一無(wú)邊界梁型態(tài)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其特征在于其中所述的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)包括一檢測(cè)梁,懸置于該基材的表面的上方;復(fù)數(shù)個(gè)撓性結(jié)構(gòu),懸置于該基材的表面的上方,且該些撓性結(jié)構(gòu)的一端是連接至該檢測(cè)梁的表面;以及復(fù)數(shù)個(gè)固定座,配置于該基材的表面,且位于該檢測(cè)梁的外側(cè),且該些撓性結(jié)構(gòu)的另一端更分別連接至該些固定座。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其特征在于其中所述的該些撓性結(jié)構(gòu)為摺曲梁。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其特征在于其中所述的該些撓性結(jié)構(gòu)是對(duì)稱地位于該檢測(cè)梁的外側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其特征在于其中所述的該些固定座是對(duì)稱地位于該檢測(cè)梁的外側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其特征在于其中所述的該些固定座包括一結(jié)構(gòu)層及一犧牲層,其中該犧牲層是配置于該基材的表面,而該結(jié)構(gòu)層是配置于該基材的表面,且包覆該犧牲層的表面,而該結(jié)構(gòu)層、該檢測(cè)梁及該些撓性結(jié)構(gòu)是一體成型。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其特征在于其中所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)更包括一堆疊層,其配置于該結(jié)構(gòu)層的表面,但未延伸至該檢測(cè)梁及該些撓性結(jié)構(gòu)的表面。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其特征在于其中所述的欲檢測(cè)部分是以一外部能量激發(fā)的方式來(lái)振動(dòng)該欲檢測(cè)部分。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其特征在于其中所述的欲檢測(cè)部分是以壓電振動(dòng)的方式振動(dòng)該欲檢測(cè)部分。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其特征在于其中所述的欲檢測(cè)部分是以雷射都卜勒位移計(jì)來(lái)測(cè)量該欲檢測(cè)部分的共振頻率。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其特征在于其中所述的薄膜層的機(jī)械性質(zhì)包括楊氏系數(shù)、剪應(yīng)力常數(shù)及蒲松比常數(shù)。
16.一種微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,適用于取得一微機(jī)械結(jié)構(gòu)所使用的一薄膜層的機(jī)械性質(zhì),其中該微機(jī)械結(jié)構(gòu)具有一基材,其特征在于該微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法包括下列步驟形成復(fù)數(shù)個(gè)微檢測(cè)結(jié)構(gòu)于該基材上,且該些微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的一欲檢測(cè)部分均是由該薄膜層所構(gòu)成;振動(dòng)該些欲檢測(cè)部分;測(cè)量出該些欲檢測(cè)部分的共振頻率;經(jīng)由該些欲檢測(cè)部分的幾何尺寸、密度及共振頻率,而推導(dǎo)出該些欲檢測(cè)部分的機(jī)械性質(zhì);以及聯(lián)集該些欲檢測(cè)部分的機(jī)械性質(zhì),以取得該薄膜層的機(jī)械性質(zhì)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其特征在于其中所述的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)是為一微懸臂梁型態(tài)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)及一微懸臂板型態(tài)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)其中之一。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其特征在于其中所述的該些微檢測(cè)結(jié)構(gòu)之一是為一微懸臂梁型態(tài)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)時(shí),該微懸臂梁型態(tài)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)包括一犧牲層,配置于該基材的表面;一結(jié)構(gòu)層,由該薄膜層所構(gòu)成,并配置于該基材的表面,且包覆該犧牲層的表面;以及一懸臂梁,其一端是連接于該結(jié)構(gòu)層,并一體成型于該結(jié)構(gòu)層,且該懸臂梁的另一端更大致沿著一水平于該基材的表面及相對(duì)遠(yuǎn)離該犧牲層的方向,而延伸至該基材的表面的上方。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其特征在于其中所述的微懸臂梁型態(tài)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)更包括一堆疊層,其配置于該結(jié)構(gòu)層的表面,但未延伸至該懸臂梁的表面。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其特征在于其中所述的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)為一無(wú)邊界梁型態(tài)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其特征在于其中所述的無(wú)邊界梁型態(tài)的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)包括一檢測(cè)梁,懸置于該基材的表面的上方;復(fù)數(shù)個(gè)撓性結(jié)構(gòu),懸置于該基材的表面的上方,且該些撓性結(jié)構(gòu)的一端是連接至該檢測(cè)梁的表面;以及復(fù)數(shù)個(gè)固定座,配置于該基材的表面,且位于該檢測(cè)梁的外側(cè),且該些撓性結(jié)構(gòu)的另一端更分別連接至該些固定座。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其特征在于其中所述的該些撓性結(jié)構(gòu)是為摺曲梁。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其特征在于其中所述的該些撓性結(jié)構(gòu)是對(duì)稱地位于該檢測(cè)梁的外側(cè)。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其特征在于其中所述的該些固定座是對(duì)稱地位于該檢測(cè)梁的外側(cè)。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其特征在于其中所述的該些固定座包括一結(jié)構(gòu)層及一犧牲層,其中該犧牲層是配置于該基材的表面,而該結(jié)構(gòu)層是配置于該基材的表面,且包覆該犧牲層的表面,而該結(jié)構(gòu)層、該檢測(cè)梁及該些撓性結(jié)構(gòu)是一體成型。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其特征在于其中所述的無(wú)邊界梁型態(tài)的微機(jī)械結(jié)構(gòu)更包括一堆疊層,其配置于該結(jié)構(gòu)層的表面,但未延伸至該檢測(cè)梁及該些撓性結(jié)構(gòu)的表面。
27.根據(jù)權(quán)利要求16所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其特征在于其中所述的欲檢測(cè)部分是以一外部能量激發(fā)的方式來(lái)振動(dòng)該些欲檢測(cè)部分。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其特征在于其中所述的欲檢測(cè)部分是以壓電振動(dòng)的方式振動(dòng)該些欲檢測(cè)部分。
29.根據(jù)權(quán)利要求16所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其特征在于其中所述的欲檢測(cè)部分是以雷射都卜勒位移計(jì)來(lái)測(cè)量該些欲檢測(cè)部分的共振頻率。
30.根據(jù)權(quán)利要求16所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其特征在于其中所述的薄膜層的機(jī)械性質(zhì)包括楊氏系數(shù)、剪應(yīng)力常數(shù)及蒲松比常數(shù)。
31.一種微機(jī)電組件,其特征在于其包括一基材,具有一組件區(qū)域及一檢測(cè)區(qū)域;一微機(jī)械結(jié)構(gòu),形成于該組件區(qū)域;以及一微檢測(cè)結(jié)構(gòu),形成于該檢測(cè)區(qū)域。
32.一種微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,適用于一微機(jī)電組件,其中該微機(jī)電組件具有一結(jié)構(gòu)區(qū)域及一檢測(cè)區(qū)域,其特征在于該檢測(cè)方法包括以下步驟分別形成一微機(jī)械結(jié)構(gòu)及一微檢測(cè)結(jié)構(gòu)于該微機(jī)電組件的該組件區(qū)域及該檢測(cè)區(qū)域;檢測(cè)該微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的一欲檢測(cè)部分,以取得該欲檢測(cè)部分的共振頻率;經(jīng)由該微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的該欲檢測(cè)部分的幾何尺寸、密度及共振頻率,而推導(dǎo)出該微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的該欲檢測(cè)部分的機(jī)械性質(zhì)。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其特征在于其中所述的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的型態(tài)是為微懸臂梁。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其特征在于其中所述的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的型態(tài)是為無(wú)邊界梁。
35.根據(jù)權(quán)利要求32所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其特征在于其中所述的檢測(cè)該微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的該欲檢測(cè)部分時(shí),包括振動(dòng)該欲檢測(cè)部分,并測(cè)量出該欲檢測(cè)部分的共振頻率。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其特征在于其更包括以一外部激發(fā)能量來(lái)振動(dòng)該欲檢測(cè)部分。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其特征在于其更包括以壓電振動(dòng)的方式來(lái)振動(dòng)該欲檢測(cè)部分。
38.根據(jù)權(quán)利要求32所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其特征在于其中所述的欲檢測(cè)部分是以雷射都卜勒位移計(jì)來(lái)測(cè)量該欲檢測(cè)部分的共振頻率。
39.根據(jù)權(quán)利要求32所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法,其特征在于其中所述的微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的該欲檢測(cè)部分的機(jī)械性質(zhì)包括楊氏系數(shù)、剪應(yīng)力常數(shù)及蒲松比常數(shù)。
40.一種微檢測(cè)結(jié)構(gòu),適于配置于一基材的表面,其特征在于該微檢測(cè)結(jié)構(gòu)包括一犧牲層,配置于該基材的表面;一結(jié)構(gòu)層,配置于該基材的表面,且包覆該犧牲層的表面;一懸臂梁,其一端是連接于該結(jié)構(gòu)層,并一體成型于該結(jié)構(gòu)層,且該懸臂梁的另一端更大致沿著一水平于該基材的表面及相對(duì)遠(yuǎn)離該犧牲層的方向,而延伸至該基材的表面的上方;以及一堆疊層,配置于該結(jié)構(gòu)層的表面,但未延伸至該懸臂梁的表面。
41.一種微檢測(cè)結(jié)構(gòu),適于配置于一基材的表面,其特征在于該微檢測(cè)結(jié)構(gòu)包括一檢測(cè)梁,懸置于該基材的表面的上方;復(fù)數(shù)個(gè)撓性結(jié)構(gòu),懸置于該基材的表面的上方,且該些撓性結(jié)構(gòu)的一端是連接至該檢測(cè)梁的表面;以及復(fù)數(shù)個(gè)固定座,配置于該基材的表面,且位于該檢測(cè)梁的外側(cè),且該些撓性結(jié)構(gòu)的另一端更分別連接至該些固定座。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的微檢測(cè)結(jié)構(gòu),其特征在于其中所述的該些撓性結(jié)構(gòu)是為摺曲梁。
43.根據(jù)權(quán)利要求41所述的微檢測(cè)結(jié)構(gòu),其特征在于其中所述的該些撓性結(jié)構(gòu)是對(duì)稱地位于該檢測(cè)梁的外側(cè)。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的微檢測(cè)結(jié)構(gòu),其特征在于其中所述的該些固定座是對(duì)稱地位于該檢測(cè)梁的外側(cè)。
45.根據(jù)權(quán)利要求41所述的微檢測(cè)結(jié)構(gòu),其特征在于其中所述的該些固定座包括一結(jié)構(gòu)層及一犧牲層,其中該犧牲層是配置于該基材的表面,而該結(jié)構(gòu)層是配置于該基材的表面,且包覆該犧牲層的表面,而該結(jié)構(gòu)層、該檢測(cè)梁及該些撓性結(jié)構(gòu)是一體成型。
46.根據(jù)權(quán)利要求41所述的微檢測(cè)結(jié)構(gòu),其特征在于其更包括一堆疊層,其配置于該結(jié)構(gòu)層的表面,但未延伸至該檢測(cè)梁及該些撓性結(jié)構(gòu)的表面。
47.一種微檢測(cè)結(jié)構(gòu),適于配置于一基材的表面,其特征在于該微檢測(cè)結(jié)構(gòu)包括一犧牲層,配置于該基材的表面;一結(jié)構(gòu)層,配置于該基材的表面,且包覆該犧牲層的表面;一懸臂梁,其一端是連接于該結(jié)構(gòu)層,并一體成型于該結(jié)構(gòu)層,且該懸臂梁的另一端更大致沿著一水平于該基材的表面及相對(duì)遠(yuǎn)離該犧牲層的方向,而延伸至該基材的表面的上方;一檢測(cè)梁,懸置于該基材的表面的上方;復(fù)數(shù)個(gè)撓性結(jié)構(gòu),懸置于該基材的表面的上方,且該些撓性結(jié)構(gòu)的一端是連接至該檢測(cè)梁的表面;以及復(fù)數(shù)個(gè)固定座,配置于該基材的表面,且位于該檢測(cè)梁的外側(cè),且該些撓性結(jié)構(gòu)的另一端更分別連接至該些固定座。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的微檢測(cè)結(jié)構(gòu),其特征在于其更包括一第一堆疊層,其配置于該結(jié)構(gòu)層的表面,但未延伸至該懸臂梁的表面。
49.根據(jù)權(quán)利要求47所述的微檢測(cè)結(jié)構(gòu),其特征在于其中所述的該些撓性結(jié)構(gòu)是為摺曲梁。
50.根據(jù)權(quán)利要求47所述的微檢測(cè)結(jié)構(gòu),其特征在于其中所述的該些撓性結(jié)構(gòu)是對(duì)稱地位于該檢測(cè)梁的外側(cè)。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的微檢測(cè)結(jié)構(gòu),其特征在于其中所述的該些固定座是對(duì)稱地位于該檢測(cè)梁的外側(cè)。
52.根據(jù)權(quán)利要求47所述的微檢測(cè)結(jié)構(gòu),其特征在于其中所述的該些固定座包括一結(jié)構(gòu)層及一犧牲層,其中該犧牲層是配置于該基材的表面,而該結(jié)構(gòu)層是配置于該基材的表面,且包覆該犧牲層的表面,而該結(jié)構(gòu)層、該檢測(cè)梁及該些撓性結(jié)構(gòu)是一體成型。
53.根據(jù)權(quán)利要求52所述的微檢測(cè)結(jié)構(gòu),其特征在于其更包括一第二堆疊層,其配置于該結(jié)構(gòu)層的表面,但未延伸至該檢測(cè)梁及該些撓性結(jié)構(gòu)的表面。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種微機(jī)械結(jié)構(gòu)的檢測(cè)方法、微機(jī)電組件及其微檢測(cè)結(jié)構(gòu),適用于取得一微機(jī)械結(jié)構(gòu)所使用的一薄膜層的機(jī)械性質(zhì),該檢測(cè)方法包括先形成一微檢測(cè)結(jié)構(gòu)于微機(jī)械結(jié)構(gòu)的一基材上,且該微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的一欲檢測(cè)部分是由上述薄膜層所構(gòu)成,接著振動(dòng)該欲檢測(cè)部分,并測(cè)量出欲檢測(cè)部分的共振頻率,接著經(jīng)由欲檢測(cè)部分的幾何尺寸、密度及共振頻率,而推導(dǎo)出欲檢測(cè)部分的機(jī)械性質(zhì),以取得薄膜層的機(jī)械性質(zhì)。此外,微檢測(cè)結(jié)構(gòu)的型態(tài)包括微懸臂梁及無(wú)邊界梁。本發(fā)明額外增加一堆疊層于結(jié)構(gòu)層表面,可提高懸臂梁共振頻率的測(cè)量準(zhǔn)確度,更準(zhǔn)確取得懸臂梁即薄膜層的機(jī)械性質(zhì);另以撓性結(jié)構(gòu)如摺曲梁取代現(xiàn)有直式支撐梁,故可更準(zhǔn)確取得檢測(cè)梁即薄膜層的機(jī)械性質(zhì)。
文檔編號(hào)B81C99/00GK1583544SQ0315376
公開(kāi)日2005年2月23日 申請(qǐng)日期2003年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月20日
發(fā)明者蔡欣昌, 方維倫 申請(qǐng)人:臺(tái)達(dá)電子工業(yè)股份有限公司