[發明專利]微機電雙向游標尺

有效

• 申請號: 201310401202.2
• 申請日: 2013-09-05
• 公開（公告）號: CN103438783A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 李偉華;劉海韻;周再發
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01B5/02
• 分類號: G01B5/02;G01B5/24
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務所 32250
• 代理人: 王斌

技術領域

本發明提供了一種用于微機電器件及材料參數測量的雙向游標尺結構，屬于微機電系統（MEMS）測試技術領域。

背景技術

微機電器件中運動部件工作時的位移量，以及微機電材料參數測試中的位移量是反映器件與材料性能的重要參量，另一方面，這些位移量除和設計值有關外，還將受到加工過程的影響，這些由加工工藝所導致的不確定因素，將使得器件設計與性能預測出現不確定和不穩定的情況。實際位移量的測試目的就在于能夠實時地測量由具體工藝制造的微機電器件參數，并可對工藝的穩定性進行監控，根本目的是將參數反饋給設計者，以便對設計進行修正。

上述位移量通常由兩個原因產生：驅動產生位移和結構釋放產生形變位移。驅動產生的位移是微機電執行機構受到信號的作用而產生的位移，典型的例子是電熱執行所產生的熱膨脹。結構釋放產生的形變位移是由于結構被釋放而出現的殘余應力釋放所產生的位移，典型的情況是材料的殘余張應力釋放所產生的結構收縮。發生位移的結構所具有的共同特征是這些結構具有自由端，即結構至少有一端懸浮在襯底材料之上。

測量位移量的方法多種多樣，大多數需要借助特殊的儀器。由于器件與材料參數測試結構的實際位移量與工藝密切相關，因此比較理想的方法是進行在線測量，即不離開加工環境并采用通用設備進行測試。

本發明提供了一種用于測量一維位移量的雙向游標尺結構，該結構既可以測量正位移，也可以測量負位移。雙向游標由兩部分組成，其中一部分的核心結構為多個“T”型頭，另一部分的核心結構為多個“凸”型頭，“T”型頭和“凸”型頭相對放置，并呈一定的偏移位置關系。當兩個部分發生水平相向移動或相離移動時，“T”型頭和“凸”型頭的對準位置發生變化，由對準位置和該位置設計的偏移量得到兩個部分發生水平相向移動或相離移動的大小。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種用于測量一維位移量的雙向游標尺結構，該結構既可以測量正位移，也可以測量負位移。通過該結構可以測量微機電器件在驅動作用下所產生的位移大小以及因微機電結構釋放產生的形變位移大小。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種微機電雙向游標尺結構，所述游標尺結構由左右兩半部分組成，左半部分的核心結構為“T”型頭，右半部分的核心結構為“凸”型頭，每個“T”型頭和其上下兩邊相鄰的兩個“凸”型頭組成一組，每組之間的對準關系相差一定的偏移量，其特征在于：

所述左半部分包括多個尺寸完全相同并順時針旋轉90度的“T”型結構，“T”型結構的底部部分為水平矩形，“T”型結構的頂部部分為豎直矩形，各個“T”型結構的底部與一根豎直梁連接，呈垂直關系，“T”型結構的頂部部分所對應的豎直矩形，其兩條長邊是對準用的基線，豎直矩形的右側長邊為A基線，左邊長邊為B基線，所有“T”?型結構的A基線在一條直線上，B基線在另一條直線上；

所述右半部分包括兩個主要單元：梳齒結構和位于齒上的“凸”型頭，梳齒結構由一根直梁和多根齒構成，直梁和齒垂直連接，在齒上與“T”型結構相鄰的一邊設計有“凸”型頭，所述“凸”型結構的個數等于齒的個數減1后乘以2，任何兩個上下相鄰的“凸”型結構，設置在下面的“凸”型結構比上面的“凸”型結構向左平移2△，其中△為游標的最小分辨單位；“凸”型結構上與齒垂直的4條直線（C1、C2、C3和C4）是另一組對準基線，其中，最左邊的為C1對準基線，向右依次為C2、C3、C4對準基線。C1、C2基線間距以及C3、C4基線間距等于[（“凸”型個數×2-1）×△]。

所述齒和“T”型頭間隔排列，所述直梁與豎直梁平行，齒與左半部分“T”型結構的底部部分所對應的水平矩形平行。

B基線與最上邊的“凸”型結構的C1對齊，A基線與最下邊的“凸”型結構的C4對齊，A基線與B基線之間的間距比C1、C3或C2、C4間距大1△。

任何兩個上下相鄰的“凸”型結構，下面的“凸”型結構比上面的“凸”型結構向左平移2△，所以，B基線比第2個“凸”型結構的C1對準基線偏右2△，?比第3個“凸”型結構的C1對準基線偏右4△，比第4個“凸”型結構的C1對準基線偏右6△，比第5個“凸”型結構的C1對準基線偏右8△，依此類推；A基線比最上邊“凸”型結構的C3對準基線偏右1△，比第2個“凸”型結構的C3對準基線偏右3△，比第3個“凸”型結構的C3對準基線偏右5△，比第4個“凸”型結構的C3對準基線偏右7△，依此類推。