[發明專利]帶位移自檢測功能的3-DOF硅基平面并聯定位平臺及制作方法

有效

• 申請號: 201210023814.8
• 申請日: 2012-02-03
• 公開（公告）號: CN103241701A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 宋芳
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: B81B3/00
• 分類號: B81B3/00;B81C1/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 宣慧蘭

1.一種帶位移自檢測功能的3-DOF硅基平面并聯定位平臺，其特征在于，包括單晶硅基片和玻璃基片，所述的單晶硅基片設在玻璃基片上方，單晶硅基片上設有載物臺、靜電梳齒致動器、檢測梁、折疊梁、柔性支撐梁和柔性鉸鏈，所述的載物臺位于單晶硅基片的中央并可三自由度運動，載物臺通過柔性鉸鏈依次連接柔性支撐梁、折疊梁、靜電梳齒致動器和檢測梁，所述的檢測梁上集成有位移檢測傳感器，所述的玻璃基片上設有與靜電梳齒致動器連接的致動器驅動電極。

2.根據權利要求1所述的一種帶位移自檢測功能的3-DOF硅基平面并聯定位平臺，其特征在于，所述的載物臺呈等腰三角形結構，等腰三角形結構的每個頂角處均通過柔性鉸鏈依次連接柔性支撐梁、折疊梁、靜電梳齒致動器和檢測梁形成Y型結構。

3.根據權利要求1所述的一種帶位移自檢測功能的3-DOF硅基平面并聯定位平臺，其特征在于，所述的位移檢測傳感器包括兩個外接電阻和兩個設在檢測梁上的應力壓敏電阻，所述的兩個外接電阻和兩個應力壓敏電阻組成半橋檢測電路。

4.根據權利要求3所述的一種帶位移自檢測功能的3-DOF硅基平面并聯定位平臺，其特征在于，所述的兩個應力壓敏電阻采用離子注入的方式設置在檢測梁兩端的上表面。

5.根據權利要求3所述的一種帶位移自檢測功能的3-DOF硅基平面并聯定位平臺，其特征在于，所述的兩個應力壓敏電阻設有引線和焊盤，所述的引線和焊盤固定在單晶硅基片上表面。

6.根據權利要求1所述的一種帶位移自檢測功能的3-DOF硅基平面并聯定位平臺，其特征在于，所述的單晶硅基片采用(111)晶面的單晶硅基片。

7.根據權利要求1所述的一種帶位移自檢測功能的3-DOF硅基平面并聯定位平臺，其特征在于，所述的單晶硅基片上的載物臺、靜電梳齒致動器、檢測梁、折疊梁、柔性支撐梁、柔性鉸鏈以及檢測傳感器采用體硅工藝在同一單晶硅基片上一體化加工形成。

8.根據權利要求1所述的一種帶位移自檢測功能的3-DOF硅基平面并聯定位平臺，其特征在于，所述的柔性鉸鏈為圓弧形柔性鉸鏈。

9.根據權利要求1所述的一種帶位移自檢測功能的3-DOF硅基平面并聯定位平臺，其特征在于，所述的靜電梳齒致動器為推-拉式側向平動靜電梳齒致動器。

10.一種如權利要求1所述的帶位移自檢測功能的3-DOF硅基平面并聯定位平臺的制作方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)采用(111)晶面的雙面拋光單晶硅基片，單晶硅基片厚度取350μm，電阻率范圍取1Ω·cm～12Ω·cm，通過向該單晶硅基片進行硼離子注入的方式設置應力敏感電阻，注入傾斜角取7°～12°，應力敏感電阻的電阻值為82～90歐姆；

2)制作應力敏感電阻的引線孔，然后濺射鋁薄膜在單晶硅基片上表面形成引線和焊盤；

3)單晶硅基片下表面涂光刻膠并光刻出靜電梳齒致動器、折疊梁、柔性支撐梁、載物臺、檢測梁的可活動結構區域和靜電致動器引線電極走線位置區域，然后利用硅深度反應離子刻蝕工藝刻蝕出所述的可活動結構區域和走線位置區域，刻蝕深度為300μm；

4)取一玻璃基片，在玻璃基片的其中一個表面上濺射鋁薄膜，涂光刻膠后光刻并制作形成靜電梳齒致動器的引線電極；

5)將單晶硅基片的下表面與玻璃基片的引線電極所在面通過硅-玻璃陽極鍵合方式連接；

6)在單晶硅基片上表面涂光刻膠并光刻出可活動結構的圖形，然后采用反應離子刻蝕工藝刻蝕掉可活動結構的圖形區域的鈍化保護層，再利用硅深度反應離子刻蝕工藝刻蝕釋放可活動結構。