CN104568585A - 金属薄膜材料杨氏模量测试结构 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种金属薄膜材料杨氏模量测试结构，测试结构包括五部分：带测微游标的第一热膨胀力源；带测微游标的第二热膨胀力源；待拉伸金属构件；双端固支梁；加载驱动电流的锚区。其中，带测微游标的热膨胀力源和双端固支梁均采用已知杨氏模量和残余应力的多晶硅材料制作。该结构除了可以测量金属薄膜的杨氏模量外，通过对测试过程的控制还能同时测量金属存在的残余应力、断裂强度以及临近断裂时的杨氏模量。

Description

金属薄膜材料杨氏模量测试结构

技术领域

本发明提供了一种金属薄膜材料杨氏模量的测试结构。属于微机电系统(MEMS)材料参数测试技术领域。

背景技术

微机电系统的性能与材料参数有密切的关系。由于加工过程的影响，一些材料参数将产生变化，这些由加工工艺所导致的不确定因素，将使得器件设计与性能预测出现不确定和不稳定的情况。材料参数测试目的就在于能够实时地测量由具体工艺制造的微机电器件材料参数，对工艺的稳定性进行监控，并将参数反馈给设计者，以便对设计进行修正。因此，不离开加工环境并采用通用设备进行的测试成为工艺监控的必要手段。材料力学性能的物理参数主要包括杨氏模量、泊松比、残余应力、断裂强度等。

MEMS薄膜材料力学参数的测量离不开作用力源，这些力源主要来源于外界的直接作用或测试结构自带。外界直接作用力是通过可控、可度量的专门设备提供，例如，原子力显微镜、纳米压痕仪等。测试结构自带的力源主要是MEMS结构产生的静电力和热膨胀力，静电力可以比较精确地计算，但力值相对较小，热膨胀力比较大，但很难计算具体的力值。

金属薄膜材料是微机电器件结构中广泛使用的薄膜材料之一，它不仅仅是作为电极、引线材料，还经常作为结构材料。当金属被作为结构材料使用时，它本身的力学特性就显得尤为重要。但是，由于金属通常作为最后一层即最上层材料，因此，如何制作成测试结构就受到一些限制。

理论和实验均表明，金属薄膜通常存在较大的残余应力，另一方面，材料的杨氏模量随着材料临近断裂时的数值会发生变化，因此，测试方法必须考虑这些的问题。本发明提出了一种金属薄膜材料杨氏模量的测试结构，本发明不仅可以测量金属薄膜材料的杨氏模量，还可以通过测试过程的控制进行残余应力、断裂强度等多个参量的测试。本发明的测试结构、测量方法和参数提取的方法极其简单，

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种金属薄膜材料杨氏模量测试结构，作为在线式金属杨氏模量的测试结构至少应该包括四部分：待拉伸金属构件；力源；拉伸量的测量单元；驱动力大小的测量单元。本发明采用热膨胀力作为力源对金属细条进行拉伸，通过测微游标测量拉伸量，采用已知材料参数的固支梁作为力值的测量计算单元。根据所施加力的大小以及拉伸的长度变化，以及结构的几何参数计算得到金属薄膜材料的杨氏模量。金属薄膜通常存在较大的残余应力，材料的杨氏模量随着材料临近断裂时的数值也会发生变化，该结构除了可以测量金属薄膜的杨氏模量外，通过对测试过程的控制还能同时测量金属存在的残余应力、断裂强度以及临近断裂时的杨氏模量。

技术方案：为实现上述目的，本发明的一种金属薄膜材料杨氏模量测试结构采用的技术方案是：

该测试结构由五部分组成：带测微游标的第一热膨胀力源；带测微游标的第二热膨胀力源；待拉伸金属构件；双端固支梁；加载驱动电流的第一锚区和加载驱动电流的第二锚区；其中，带测微游标的第一热膨胀力源、带测微游标的第二热膨胀力源和双端固支梁均采用已知杨氏模量和残余应力的多晶硅材料制作；

带测微游标的第一热膨胀力源、带测微游标的第二热膨胀力源、待拉伸金属构件、双端固支梁和加载驱动电流第一锚区、加载驱动电流第一锚区的连接关系如下：带测微游标的第一热膨胀力源的第一上水平长梁、第一下水平长梁的左端分别连接到加载驱动电流第一锚区、加载驱动电流第一锚区；带测微游标的第二热膨胀力源的第二上水平长梁、第二下水平长梁的右端分别连接到加载驱动电流第一锚区、加载驱动电流第一锚区；带测微游标的第一热膨胀力源中的第一竖直宽梁与待拉伸金属构件中的金属竖直宽梁叠合连接，带测微游标的第二热膨胀力源中第二水平运动的动齿左端垂直连接在双端固支梁中竖直长梁的中心位置；带测微游标的第一热膨胀力源、带测微游标的第二热膨胀力源、待拉伸金属构件的轴线重合并且通过双端固支梁的中心；

所述待拉伸金属构件包括一个待拉伸金属构件锚区、一根金属水平细条、一个金属竖直宽梁；金属水平细条左端与待拉伸金属构件锚区相连形成固定端，金属水平细条右端与金属竖直宽梁垂直连接形成拉伸端；

所述双端固支梁由上锚区、竖直长梁、下锚区依次连接而成，竖直长梁的中部接第二水平运动的动齿；

所述加载驱动电流的锚区有两个分别是加载驱动电流第一锚区、加载驱动电流第一锚区，用于连接带测微游标的第一热膨胀力源和带测微游标的第二热膨胀力源并注入驱动电流。

所述带测微游标的第一热膨胀力源由一个门型的热膨胀驱动结构和一个测微游标连接而成；其中，门型的热膨胀驱动结构由第一上水平长梁、第一竖直宽梁和第一下水平长梁依次连接而成；第一上水平长梁和第一下水平长梁的右端垂直连接到第一竖直宽梁的上、下端；在第一竖直宽梁的中心向右沿门型的热膨胀驱动结构的轴线方向连接一个测微游标，测微游标由第一水平运动的动齿、第一下定齿、第一上定齿组成；其中，第一水平运动的动齿为上下两边均匀分布若干齿的结构，所有齿的宽度和齿的间距均相等，第一下定齿、第一上定齿为固定不动的单边齿结构，所有齿的宽度都和第一水平运动的动齿的齿相同，但齿间距比齿的宽度大1△，△是游标尺的分辨率；第一下定齿位于第一水平运动的动齿之下，齿边向上，第一上定齿位于第一水平运动的动齿之上，齿边向下；第一水平运动的动齿左边第一齿相对其下部的第一下定齿左边第一齿偏左1△，自左向右，第一水平运动的动齿左边第二齿相对其下部的第一下定齿左边第二齿偏左2△，以此类推，第一水平运动的动齿左边第n个齿相对其下部的第一下定齿左边第n个齿偏左n△；第一水平运动的动齿的齿相对其上部的第一上定齿的关系延续了下部关系，即当第一水平运动的动齿和第一下定齿的最大偏差为m△时，第一水平运动的动齿左边第一齿相对其上部的第一上定齿左边第一齿偏左(m+1)△。

所述带测微游标的第二热膨胀力源和带测微游标的第一热膨胀力源的结构与尺寸完全相同；带测微游标的第二热膨胀力源和带测微游标的第一热膨胀力源呈左右镜像关系；其中，门型的热膨胀驱动结构由第二上水平长梁、第二竖直宽梁和第二下水平长梁依次连接而成；第二上水平长梁和第二下水平长梁的左端垂直连接到第二竖直宽梁的上、下端，在第二竖直宽梁的中心向左沿门型的热膨胀驱动结构的轴线方向连接一个测微游标，测微游标由第二水平运动的动齿、第二下定齿、第二上定齿组成，其中，第二水平运动的动齿为上下两边均匀分布若干齿的结构，所有齿的宽度和齿的间距均相等；第二下定齿、第二上定齿为固定不动的单边齿结构，所有齿的宽度都和第二水平运动的动齿的齿相同，但齿间距比齿的宽度大1△，△是游标尺的分辨率，第二下定齿位于第二水平运动的动齿之下，齿边向上，第二上定齿位于第二水平运动的动齿之上，齿边向下，第二水平运动的动齿右边第一齿相对其下部的第二下定齿右边第一齿偏右1△，自右向左，第二水平运动的动齿右边第二齿相对其下部的第二下定齿右边第二齿偏右2△，以此类推，第二水平运动的动齿右边第n个齿相对其下部的第二下定齿的右边第n个齿偏右n△；第二水平运动的动齿的齿相对其上部的第二上定齿的关系延续了下部关系，即当第二水平运动的动齿和第二下定齿的最大偏差为m△时，第二水平运动的动齿右边第一齿相对其上部的第二上定齿右边第一齿偏右(m+1)△。

本发明的测试原理如下：通过两个加载驱动电流的锚区施加逐渐增加电流，由于电热效应，带测微游标的第一、二热膨胀力源的门型热膨胀驱动结构发生膨胀，由于第一、二热膨胀力源的门型结构完全相同，因此将产生完全相同的热膨胀力。第一热膨胀力源实现对金属细条的拉伸，并由测微游标测量拉伸量。第二热膨胀力源实现对双端固支梁的顶撑，使其产生向左的弯曲挠度，测微游标测量该挠度的数值，由双端固支梁的挠度和材料参数、几何尺寸可以计算得到该双端固支梁受力大小，该力大小与第一热膨胀力源拉伸金属细条所施加的力大小相同。由力、金属细条被拉伸的长度以及金属细条的几何尺寸即可计算得到金属薄膜材料的杨氏模量。如果金属材料存在残余应力，则可以通过锚区施加一个初值电流产生热膨胀力的初值，同时产生初始拉伸值。该热膨胀力实际上包括了两个部分：克服残余应力的力值和拉伸金属细条的力值。然后进行第二步测量，继续增加驱动电流拉伸金属细条，计算力的增量和拉伸增量，由该两个增量即可计算去除残余应力影响后的杨氏模量。在完成金属薄膜材料的杨氏模量计算后，可以反过来根据初值计算残余应力。当金属细条被拉断时，由拉断时力的大小和几何尺寸可以得到金属薄膜材料的断裂强度。分段记录下力值增量、拉伸增量则还可以计算得到杨氏模量本身的变化关系，尤其是可以计算临近断裂强度时的杨氏模量。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的最大优点在于金属薄膜材料的杨氏模量测试方法简单，测试设备要求低，测试过程及测试参数值稳定。该结构除了可以测量金属薄膜的杨氏模量外，通过对测试过程的控制还能同时测量金属薄膜存在的残余应力、断裂强度以及临近断裂时的杨氏模量。加工过程与微机电器件同步，没有特殊加工要求。完全符合在线测试的要求。计算方法仅限于简单数学公式。本发明的测试结构、测量方法和参数提取的计算方法极其简单，适应性广，可以推广应用于测试其他薄膜材料的杨氏模量、残余应力和断裂强度。

附图说明

图1是本发明的结构图。

图中有：加载驱动电流的第一锚区100-1、加载驱动电流的第二锚区100-2；

带测微游标的第一热膨胀力源101、第一上水平长梁101-1、第一下水平长梁101-2、第一竖直宽梁101-3、第一水平运动的动齿101-4、第一下定齿101-5、第一上定齿101-6；

带测微游标的第二热膨胀力源102、第二上水平长梁102-1、第二下水平长梁102-2、第二竖直宽梁102-3、第二水平运动的动齿102-4、第二下定齿102-5、第二上定齿102-6；

待拉伸金属构件103、待拉伸金属构件锚区103-1、金属水平细条103-2、金属竖直宽梁103-3；

双端固支梁104、上锚区104-1、下锚区104-2、竖直长梁104-3。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明做更进一步的说明。

本发明的测试结构由五部分组成：带测微游标的第一热膨胀力源101；带测微游标的第二热膨胀力源102；待拉伸金属构件103；双端固支梁104；加载驱动电流的两个锚区即加载驱动电流的第一锚区100-1、加载驱动电流的第二锚区100-2。其中，带测微游标的第一热膨胀力源101、微游标的第二热膨胀力源102和双端固支梁104均采用已知杨氏模量和残余应力的多晶硅材料制作。

所述带测微游标的第一热膨胀力源101由一个门型的热膨胀驱动结构和一个测微游标连接而成。其中，门型结构由第一上水平长梁101-1、第一竖直宽梁101-3和第一下水平长梁101-2依次连接而成。两根水平长梁的右端垂直连接到第一竖直宽梁101-3的上、下端。在第一竖直宽梁101-3的中心向右沿门型结构的轴线方向连接一个测微游标。测微游标由第一水平运动的动齿101-4、第一下定齿101-5、第一上定齿101-6组成。其中，第一水平运动的动齿101-4为上下两边均匀分布若干齿的结构，所有齿的宽度和齿的间距均相等。定齿则为固定不动的单边齿结构，所有齿的宽度都和动齿101-4的齿相同，但齿间距比齿的宽度大1△，△是游标尺的分辨率。第一下定齿101-5位于第一水平运动的动齿101-4之下，齿边向上，第一上定齿101-6位于第一水平运动的动齿101-4之上，齿边向下。第一水平运动的动齿101-4左边第一齿相对其下部的第一下定齿101-5左边第一齿偏左1△，由于定齿的所有齿间距比齿的宽度大1△，因此，自左向右，第一水平运动的动齿101-4左边第二齿相对其下部的第一下定齿101-5左边第二齿偏左2△，以此类推，第一水平运动的动齿101-4左边第n个齿相对其下部的第一下定齿101-5的左边第n个齿偏左n△。第一水平运动的动齿101-4的齿相对其上部的第一上定齿101-6的关系延续了下部关系，即当第一水平运动的动齿101-4和第一下定齿101-5的最大偏差为m△时，第一水平运动的动齿101-4左边第一齿相对其上部的第一上定齿101-6左边第一齿偏左(m+1)△。

所述带测微游标的第二热膨胀力源102和带测微游标的第一热膨胀力源101的结构与尺寸完全相同。带测微游标的第二热膨胀力源102和带测微游标的第一热膨胀力源101呈左右镜像关系。其中，门型结构由第二上水平长梁102-1、第二竖直宽梁102-3和第二下水平长梁102-2依次连接而成。两根水平长梁的左端垂直连接到第二竖直宽梁102-3的上、下端。在第二竖直宽梁102-3的中心向左沿门型结构的轴线方向连接一个测微游标。测微游标由第二水平运动的动齿102-4、第二下定齿102-5、第二上定齿102-6组成。其中，第二水平运动的动齿102-4为上下两边均匀分布若干齿的结构，所有齿的宽度和齿的间距均相等。定齿则为固定不动的单边齿结构，所有齿的宽度都和动齿102-4的齿相同，但齿间距比齿的宽度大1△，△是游标尺的分辨率。第二下定齿102-5位于第二水平运动的动齿102-4之下，齿边向上，第二上定齿102-6位于第二水平运动的动齿102-4之上，齿边向下。第二水平运动的动齿102-4右边第一齿相对其下部的第二下定齿102-5右边第一齿偏右1△，由于定齿的所有齿间距比齿的宽度大1△，因此，自右向左，第二水平运动的动齿102-4右边第二齿相对其下部的第二下定齿102-5右边第二齿偏右2△，以此类推，第二水平运动的动齿102-4右边第n个齿相对其下部的第二下定齿102-5的右边第n个齿偏右n△。第二水平运动的动齿102-4的齿相对其上部的第二上定齿102-6的关系延续了下部关系，即当第二水平运动的动齿102-4和第二下定齿102-5的最大偏差为m△时，动齿102-4右边第一齿相对其上部的第二上定齿102-6右边第一齿偏右(m+1)△。

本实施例齿的个数为10，即m＝10，所以最大拉伸量测量为20△。

所述待拉伸金属构件103包括一个锚区103-1、一根金属水平细条103-2、一个金属竖直宽梁103-3。金属水平细条103-2左端与锚区103-1相连形成固定端，金属水平细条103-2右端与金属竖直宽梁103-3垂直连接形成拉伸端。

所述双端固支梁104由上锚区104-1、竖直长梁104-3、下锚区104-2依次连接。

所述加载驱动电流的锚区有两个，用于连接第一、二热膨胀力源并注入驱动电流。

带测微游标的第一热膨胀力源101、带测微游标的第二热膨胀力源102、待拉伸金属构件103、双端固支梁104和加载驱动电流的第一锚区100-1、加载驱动电流的第二锚区100-2的连接关系如下：带测微游标的第一热膨胀力源101的第一上水平长梁101-1、第一下水平长梁101-2的左端分别连接到加载驱动电流的第一锚区100-1、加载驱动电流的第二锚区100-2。带测微游标的第二热膨胀力源102的第二上水平长梁102-1、第二下水平长梁102-2的右端分别连接到加载驱动电流的第一锚区100-1、加载驱动电流的第二锚区100-2。带测微游标的第一热膨胀力源101中的第一竖直宽梁101-3与待拉伸金属构件103中的金属竖直宽梁103-3叠合连接。带测微游标的第二热膨胀力源102中第二水平运动的动齿102-4左端垂直连接在双端固支梁104中竖直长梁104-3的中心位置。带测微游标的第一热膨胀力源101、带测微游标的第二热膨胀力源102、待拉伸金属构件103的轴线重合并且通过双端固支梁104的中心。

本发明的测试原理如下：通过两个加载驱动电流的锚区即加载驱动电流的第一锚区100-1、加载驱动电流的第二锚区100-2施加逐渐增加电流，由于电热效应，带测微游标的第一热膨胀力源101；带测微游标的第二热膨胀力源102的门型热膨胀驱动结构发生膨胀，由于第一、二热膨胀力源的门型结构完全相同，因此将产生完全相同的热膨胀力。带测微游标的第一热膨胀力源101实现对金属细条103的拉伸，并由测微游标测量拉伸量。带测微游标的第二热膨胀力源102实现对双端固支梁104的顶撑，使其产生向左的弯曲挠度，测微游标测量该挠度的数值，由双端固支梁104的挠度和材料参数、几何尺寸可以计算得到该双端固支梁受力大小，该力大小与第一热膨胀力源101拉伸金属细条所施加的力大小相同。由力、金属细条被拉伸的长度以及金属细条的几何尺寸即可计算得到金属薄膜材料的杨氏模量。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种金属薄膜材料杨氏模量测试结构，其特征在于该测试结构由五部分组成：带测微游标的第一热膨胀力源(101)；带测微游标的第二热膨胀力源(102)；待拉伸金属构件(103)；双端固支梁(104)；加载驱动电流的第一锚区(100-1)和加载驱动电流的第二锚区(100-2)；其中，带测微游标的第一热膨胀力源(101)、带测微游标的第二热膨胀力源(102)和双端固支梁(104)均采用已知杨氏模量和残余应力的多晶硅材料制作；

带测微游标的第一热膨胀力源(101)、带测微游标的第二热膨胀力源(102)、待拉伸金属构件(103)、双端固支梁(104)和加载驱动电流第一锚区(100-1)、加载驱动电流第一锚区(100-2)的连接关系如下：带测微游标的第一热膨胀力源(101)的第一上水平长梁(101-1)、第一下水平长梁(101-2)的左端分别连接到加载驱动电流第一锚区(100-1)、加载驱动电流第一锚区(100-2)；带测微游标的第二热膨胀力源(102)的第二上水平长梁(102-1)、第二下水平长梁(102-2)的右端分别连接到加载驱动电流第一锚区(100-1)、加载驱动电流第一锚区(100-2)；带测微游标的第一热膨胀力源(101)中的第一竖直宽梁(101-3)与待拉伸金属构件(103)中的金属竖直宽梁(103-3)叠合连接，带测微游标的第二热膨胀力源(102)中第二水平运动的动齿(102-4)左端垂直连接在双端固支梁(104)中竖直长梁(104-3)的中心位置；带测微游标的第一热膨胀力源(101)、带测微游标的第二热膨胀力源(102)、待拉伸金属构件(103)的轴线重合并且通过双端固支梁(104)的中心；

所述待拉伸金属构件(103)包括一个待拉伸金属构件锚区(103-1)、一根金属水平细条(103-2)、一个金属竖直宽梁(103-3)；金属水平细条(103-2)左端与待拉伸金属构件锚区(103-1)相连形成固定端，金属水平细条(103-2)右端与金属竖直宽梁(103-3)垂直连接形成拉伸端；

所述双端固支梁(104)由上锚区(104-1)、竖直长梁(104-3)、下锚区(104-2)依次连接而成，竖直长梁(104-3)的中部接第二水平运动的动齿(102-4)；

所述加载驱动电流的锚区有两个分别是加载驱动电流第一锚区(100-1)、加载驱动电流第一锚区(100-2)，用于连接带测微游标的第一热膨胀力源(101)和带测微游标的第二热膨胀力源(102)并注入驱动电流。

2.根据权利要求1所述的金属薄膜材料杨氏模量测试结构，其特征在于，所述带测微游标的第一热膨胀力源(101)由一个门型的热膨胀驱动结构和一个测微游标连接而成；其中，门型的热膨胀驱动结构由第一上水平长梁(101-1)、第一竖直宽梁(101-3)和第一下水平长梁(101-2)依次连接而成；第一上水平长梁(101-1)和第一下水平长梁(101-2)的右端垂直连接到第一竖直宽梁(101-3)的上、下端；在第一竖直宽梁(101-3)的中心向右沿门型的热膨胀驱动结构的轴线方向连接一个测微游标，测微游标由第一水平运动的动齿(101-4)、第一下定齿(101-5)、第一上定齿(101-6)组成；其中，第一水平运动的动齿(101-4)为上下两边均匀分布若干齿的结构，所有齿的宽度和齿的间距均相等，第一下定齿(101-5)、第一上定齿(101-6)为固定不动的单边齿结构，所有齿的宽度都和第一水平运动的动齿(101-4)的齿相同，但齿间距比齿的宽度大1△，△是游标尺的分辨率；第一下定齿(101-5)位于第一水平运动的动齿(101-4)之下，齿边向上，第一上定齿(101-6)位于第一水平运动的动齿(101-4)之上，齿边向下；第一水平运动的动齿(101-4)左边第一齿相对其下部的第一下定齿(101-5)左边第一齿偏左1△，自左向右，第一水平运动的动齿(101-4)左边第二齿相对其下部的第一下定齿(101-5)左边第二齿偏左2△，以此类推，第一水平运动的动齿(101-4)左边第n个齿相对其下部的第一下定齿(101-5)左边第n个齿偏左n△；第一水平运动的动齿(101-4)的齿相对其上部的第一上定齿(101-6)的关系延续了下部关系，即当第一水平运动的动齿(101-4)和第一下定齿(101-5)的最大偏差为m△时，第一水平运动的动齿(101-4)左边第一齿相对其上部的第一上定齿(101-6)左边第一齿偏左(m+1)△。

3.根据权利要求1或2所述的金属薄膜材料杨氏模量测试结构，其特征在于，所述带测微游标的第二热膨胀力源(102)和带测微游标的第一热膨胀力源(101)的结构与尺寸完全相同；带测微游标的第二热膨胀力源(102)和带测微游标的第一热膨胀力源(101)呈左右镜像关系；其中，门型的热膨胀驱动结构由第二上水平长梁(102-1)、第二竖直宽梁(102-3)和第二下水平长梁(102-2)依次连接而成；第二上水平长梁(102-1)和第二下水平长梁(102-2)的左端垂直连接到第二竖直宽梁(102-3)的上、下端，在第二竖直宽梁(102-3)的中心向左沿门型的热膨胀驱动结构的轴线方向连接一个测微游标，测微游标由第二水平运动的动齿(102-4)、第二下定齿(102-5)、第二上定齿(102-6)组成，其中，第二水平运动的动齿(102-4)为上下两边均匀分布若干齿的结构，所有齿的宽度和齿的间距均相等；第二下定齿(102-5)、第二上定齿(102-6)为固定不动的单边齿结构，所有齿的宽度都和第二水平运动的动齿(102-4)的齿相同，但齿间距比齿的宽度大1△，△是游标尺的分辨率，第二下定齿(102-5)位于第二水平运动的动齿(102-4)之下，齿边向上，第二上定齿(102-6)位于第二水平运动的动齿(102-4)之上，齿边向下，第二水平运动的动齿(102-4)右边第一齿相对其下部的第二下定齿(102-5)右边第一齿偏右1△，自右向左，第二水平运动的动齿(102-4)右边第二齿相对其下部的第二下定齿(102-5)右边第二齿偏右2△，以此类推，第二水平运动的动齿(102-4)右边第n个齿相对其下部的第二下定齿(102-5)的右边第n个齿偏右n△；第二水平运动的动齿(102-4)的齿相对其上部的第二上定齿(102-6)的关系延续了下部关系，即当第二水平运动的动齿(102-4)和第二下定齿(102-5)的最大偏差为m△时，第二水平运动的动齿(102-4)右边第一齿相对其上部的第二上定齿(102-6)右边第一齿偏右(m+1)△。