[發(fā)明專利]一種微機械系統(tǒng)中微懸臂梁粘附力的測量結構及測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210516342.X
• 申請日: 2012-12-05
• 公開（公告）號: CN102944515A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發(fā)明（設計）人: 唐潔影;蔣明霞
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01N19/04
• 分類號: G01N19/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種微機械系統(tǒng)中微懸臂梁粘附力的測量結構，其特征在于：所述的測量結構包括襯底（1）、被測十字梁（2）、參考十字梁（3）、用于靜電激勵的下拉電極（4）、用于粘附分離的拉動電極（5）、襯底接觸電極（6）和窄條電極組（7）；

被測十字梁（2）和參考十字梁（3）具有相同尺寸和形狀，且由相同材料制成；被測十字梁（2）由第一橫梁（21）和與第一橫梁（21）垂直交叉連接的第一扭轉支撐梁（22）組成，參考十字梁（3）由第二橫梁（31）和與第二橫梁（31）垂直交叉連接的第二扭轉支撐梁（32）組成，第一橫梁（21）平行于第二橫梁（31），第一扭轉支撐梁（22）的兩端和第二扭轉支撐梁（32）的兩端分別通過錨區(qū)連接在襯底（1）上，且第一扭轉支撐梁（22）和第二扭轉支撐梁（32）位于同一直線上；

下拉電極（4）、拉動電極（5）、襯底接觸電極（6）和窄條電極組（7）均連接在襯底（1）上，襯底接觸電極（6）和下拉電極（4）位于第一橫梁（21）同一側下方，且襯底接觸電極（6）位于第一橫梁（21）端部的下方；窄條電極組（7）位于第二橫梁（31）一側端部的下方；拉動電極（5）位于第一橫梁（21）另一側和第二橫梁（31）另一側的下方；所述的窄條電極組（7）包括至少三根相互平行布置的窄條電極，相鄰窄條電極之間留有間隙，每根窄條電極的末端均連接一個壓焊塊。

2.一種根據(jù)權利要求1所述的微機械系統(tǒng)中微懸臂梁粘附力的測量結構的測量方法，其特征在于，所述的測量方法包括以下步驟：

步驟1）在被測十字梁（2）和下拉電極（4）之間，以及參考十字梁（3）和下拉電極（4）之間施加電壓，第一橫梁（21）和第二橫梁（31）的同一側端部將同步向下彎曲，并與下方的襯底接觸電極（6）或窄條電極組（7）相接觸，施加電壓越大，接觸長度越長；

步驟2）測量窄條電極組（7）中各窄條電極的接通情況，判斷參考十字梁（3）與窄條電極組（7）的接觸位置，該接觸位置的長度等同于被測十字梁（2）與襯底接觸電極（6）的接觸長度；

步驟3）逐步減小下拉電極（4）上的電壓，直至為零，若第一橫梁（21）重新彈起離開襯底（1），則被測十字梁（2）未發(fā)生粘附，返回步驟1），并加大施加在被測十字梁（2）和下拉電極（4）之間，以及參考十字梁（3）和下拉電極（4）之間的電壓；若第一橫梁（21）無法彈起，則被測十字梁（2）發(fā)生粘附，進入步驟4）；

步驟4）在用于粘附分離的拉動電極（5）上施加電壓，第一橫梁（21）的一端向下運動，帶動第一扭轉支撐梁（22）扭轉，從而使第一橫梁（21）發(fā)生粘附的另一端翹起，使粘附分離；

5）根據(jù)步驟4）中施加在被測十字梁（2）與拉動電極（5）之間的電壓，得到施加的靜電力，再由杠桿原理推算得到一定接觸長度下的粘附力。

3.根據(jù)權利要求2所述的微機械系統(tǒng)中微懸臂梁粘附力的測量結構的測量方法，其特征在于，還包括步驟6）：在參考十字梁（3）與拉動電極（5）之間施加電壓，第二橫梁（31）的一端向下運動，帶動第二扭轉支撐梁（32）扭轉，從而使第二橫梁（31）發(fā)生粘附的另一端翹起，使粘附分離，恢復到原狀。

4.根據(jù)權利要求3所述的微機械系統(tǒng)中微懸臂梁粘附力的測量結構的測量方法，其特征在于，還包括步驟7）：重復步驟1）—步驟6），在被測十字梁（2）和下拉電極（4）之間，以及參考十字梁（3）和下拉電極（4）之間施加不同電壓，使被測十字梁（2）和參考十字梁（3）與襯底（1）的接觸長度不同，獲取不同接觸長度下的粘附力。