[發(fā)明專利]微力施加裝置

在審

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• 申請日: 2022-03-14
• 公開（公告）號: CN114629375A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設計）人: 徐金林;許智;蔣曉磊
• 申請（專利權）人: 東莞市卓聚科技有限公司
• 主分類號: H02N2/02
• 分類號: H02N2/02;H02N2/06;G01B21/20;G01N3/02
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 何世磊

本發(fā)明公開了一種微力施加裝置，該微力施加裝置包括力傳感器和微動平臺，力傳感器與微動平臺的力傳感器安裝面剛性鏈接，通過微動平臺帶動力傳感器進行微量移動；微動平臺包括位移傳感器組件、頂部封板、運動基體、底部封板和微動平臺驅動結構，微動平臺驅動結構包括驅動機構和安裝在驅動機構中的壓電陶瓷促動器。本發(fā)明利用壓電陶瓷促動器的逆壓電效應，通過電場的精確控制，能夠使壓電陶瓷促動器的膨脹尺度達到亞納米尺度，能夠對力傳感器實現微力(mg級及以下)的施加，進而能夠滿足臺階儀在納米尺度下定量和定性的檢測材料表面形貌特征，以及在微力作用下材料的力學性質、物性測量等物理研究。

技術領域

本發(fā)明涉及檢測儀器技術領域，特別是涉及一種微力施加裝置。

背景技術

20世紀五十年代開始的第三次科技革命，以原子能、電子計算機、空間技術和生物工程的發(fā)明和應用為主要標志，涉及信息技術、新能源技術、新材料技術、生物技術、空間技術和海洋技術等諸多領域的一場信息控制技術革命，極大的推動了人類的科技發(fā)展進程。進入21世紀以來，芯片產業(yè)迎來了一個快速發(fā)展階段，并帶動了半導體產業(yè)和新材料產業(yè)的蓬勃發(fā)展，尤其是近幾年的政策扶持，5G產業(yè)覆蓋以及智能制造極大的推動了高端產業(yè)化進程，也讓市場對微觀尺度下的材料及物理等基礎研究日益重視，而對應于此的高端設備也迎來了新潮。

臺階儀是一種可以用來完成材料表面形貌表征的檢測儀器，主要用于檢測微電子器件、半導體、電池、高亮度發(fā)光二管以及材料科學領域中元器件的表面輪廓狀態(tài)。臺階儀通常包括探頭和探針，探針夾持安裝于探頭上。當探針沿被測表面滑過時，被測表面上的微小峰谷可使探針在滑行的同時，還沿峰谷作上下運動，即探針可相對探頭伸縮運動；探針的運動情況就反映了被測表面的輪廓。

現有技術中的臺階儀不能很好的實現納米尺度下定量和定性的檢測材料表面形貌特征，以及在微力(mg級及以下)作用下材料的力學性質、物性測量等物理研究，主要原因是現有臺階儀中用于驅動探針運動的驅動裝置，還無法實現微力(mg級及以下)的施加。

發(fā)明內容

為此，本發(fā)明的目的在于提出一種微力施加裝置，以解決上述技術問題，滿足臺階儀在納米尺度下定量和定性的檢測材料表面形貌特征，以及在微力(mg級及以下)作用下材料的力學性質、物性測量等物理研究。

本發(fā)明提供一種微力施加裝置包括：力傳感器和微動平臺，所述力傳感器與所述微動平臺的力傳感器安裝面剛性鏈接，通過所述微動平臺帶動所述力傳感器進行微量移動；

所述微動平臺包括位移傳感器組件、頂部封板、運動基體、底部封板和微動平臺驅動結構，所述運動基體安裝在所述頂部封板和所述底部封板之間，所述位移傳感器組件安裝在所述頂部封板上，所述微動平臺驅動結構安裝在所述運動基體上；

所述微動平臺驅動結構包括驅動機構和安裝在所述驅動機構中的壓電陶瓷促動器，所述運動基體包括固定基座和微動主體，所述微動主體安裝在所述固定基座上，所述驅動機構的驅動面與所述微動主體剛性連接，所述驅動機構的剛性基座與所述固定基座相連；

所述壓電陶瓷促動器在通電過程中膨脹，以產生線性位移，進而通過所述驅動機構使所述驅動面形成放大的位移量，并通過所述驅動面帶動所述運動基體的微動主體一起移動，最終通過所述力傳感器安裝面輸出相應的位移。

作為一種可選的實施方式，所述驅動機構包括所述剛性基座和若干個第一導向梁，所述第一導向梁所在的平面與所述驅動面平行；所述剛性基座內設有若干個鉸鏈，且若干個鉸鏈分別設于所述壓電陶瓷促動器的兩側，所述壓電陶瓷促動器在通電過程中膨脹，產生線性位移，再通過所述鉸鏈的運動放大，以使所述驅動面產生位移，且所述壓電陶瓷促動器的線性位移方向與所述驅動面的位移方向垂直。